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Die Grundlagen von Spannungswandlern (Fortgeschrittene Theorie und Praxis)

Unersetzlich in Stromkreisen

Die häufigsten Spannungsquellen für das StromnetzMessungen und Schutzmaßnahmen sind entweder gewickelte Transformatoren (Spannungswandler) oder kapazitive Teilergeräte (Kondensatorspannungswandler oder Durchführungspotentialgeräte). Einige neue Anwendungen von Widerstandsteilern und magnetooptischen Technologien werden ebenfalls verfügbar.

Die Grundlagen von Spannungswandlern (Fortgeschrittene Theorie und Praxis)

Die Grundlagen von Spannungswandlern (Fortgeschrittene Theorie und Praxis)

Alle bieten skalierte Nachbildungen ihrer HochspannungPotenzial. Sie zeichnen sich durch Verhältnis, Belastbarkeit und Phasenwinkelverhalten aus. Wunden-Potenzialtransformatoren (PT) bieten die beste Leistung mit Verhältnis- und Phasenwinkelfehlern, die für Ertragsmessungen geeignet sind.

Selbst Spannungswandler mit Schutzart können die Leistung des Ertragsmessers liefern, wenn die Belastung sorgfältig kontrolliert wird.

VTs sind normalerweise in der Lage, große potentielle Schaltungslasten zu versorgen ohne Abbau, sofern ihre Sekundärverdrahtung ausreichend groß ist.

Für die Stationsautomatisierung sind VTs nicht von Last- oder Temperaturänderungen betroffen. Sie sind die bevorzugte Quelle für die Potenzialmessung.

In diesem technischen Artikel werden alle wichtigen Aspekte von Spannungswandlern in Mess- und Schutzanwendungen für MV und HV erläutert.

Inhalt:

  1. Einfaches Ersatzschaltbild des Spannungswandlers
  2. Elektromagnetische Spannungswandler
    1. Verhältnis- und Phasenfehler
    2. Spannungsfaktoren
    3. Sekundärleitungen
    4. Schutz von Spannungswandlern
    5. Bau von Spannungswandlern
    6. Residuell angeschlossene Spannungswandler
    7. Transiente Leistung
    8. Kaskaden-Spannungswandler
  3. Kondensatorspannungswandler (CVT)
    1. Spannungsschutz des Zusatzkondensators
    2. Einschwingverhalten von Kondensatorspannungswandlern
    3. Ferro-Resonanz

1. Einfaches Ersatzschaltbild des Spannungswandlers

Der Spannungswandler kann durch das Ersatzschaltbild von 1 dargestellt werden, wobei alle Größen auf die Sekundärseite bezogen sind.

Ersatzschaltung des Transformators

Abbildung 1 - Ersatzschaltung des Transformators

Wenn der Spannungswandler kein Verhältnis von 1/1 ist, kann dieser Zustand dargestellt werden, indem die Ersatzschaltung mit einem idealen Transformator des gegebenen Verhältnisses bestromt wird aber ohne Verluste.

Spannungswandler verhalten sich ähnlich wie kleine Leistungstransformatoren, nur die Konstruktionsdetails unterscheiden sich von der Genauigkeit des Verhältnisses über den angegebenen Ausgangsbereich.

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2. Elektromagnetische Spannungswandler

Im Shunt-Modus wird die Systemspannung an die Eingangsanschlüsse der Ersatzschaltung von Abbildung 1 angelegt. Das Vektordiagramm für diese Schaltung ist in Abbildung 2 dargestellt.

Vektordiagramm des Spannungswandlers

Abbildung 2 - Vektordiagramm des Spannungswandlers

Die sekundäre Ausgangsspannung Vs ist erforderlich, um eine genaue skalierte Nachbildung der Eingangsspannung zu sein Vp über einen bestimmten Ausgabebereich.

Daher fallen die Wicklungsspannungsabfälle anklein und die normale Flussdichte im Kern ist so ausgelegt, dass sie weit unterhalb der Sättigungsdichte liegt, so dass der Erregerstrom niedrig sein kann und die Erregerimpedanz bei einer Variation der angelegten Spannung über den gewünschten Betriebsbereich einschließlich eines gewissen Überspannungsgrades konstant sein kann.

Diese Einschränkungen im Design führen zu einer VT für eine gegebene Belastung viel größer als ein typischer Leistungstransformator mit ähnlicher Leistung. Folglich ist der Erregerstrom im Verhältnis zur Nennlast nicht so klein wie bei einem typischen Leistungstransformator.

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2.1 Verhältnis- und Phasenfehler

Die Verhältnis- und Phasenfehler des Transformators können unter Verwendung des Vektordiagramms der obigen Abbildung 2 berechnet werden. Der Verhältnisfehler ist definiert als:

Fehler des Spannungswandlerverhältnisses

woher:

  • Kn ist das nominale Verhältnis
  • Vp ist die Primärspannung
  • Vs ist die sekundärspannung

Wenn der Fehler positiv ist, ist die Sekundärspannung größer als der Nennwert. Wenn der Fehler negativ ist, ist die Sekundärspannung niedriger als der Nennwert.

Das Windungsverhältnis des Transformators muss nicht gleich dem Nennverhältnis sein Normalerweise wird eine kleine Windungskompensation verwendet, so dass der Fehler bei niedrigen Lasten positiv und bei hohen Lasten negativ ist.

Der Phasenfehler ist die Phasendifferenz zwischen den umgekehrten sekundären und den primären Spannungsvektoren. Es ist positiv, wenn die umgekehrte Sekundärspannung dem Primärvektor vorausgeht.

Die diesbezüglichen Anforderungen sind in der IEC 60044-2 festgelegt. Alle Spannungswandler müssen einer der Klassen in Tabelle 1 entsprechen.

Tabelle 1 - Spannungsgrenzen des Messumformers

Genauigkeitsklasse 0,8 - 1,2 x Nennspannung
0,25 - 1,0 × Nennlast bei 0,8 pF
Spannungsverhältnis (%) Phasenverschiebung
(Protokoll)
0.1 +/- 0,1 +/- 5
0.2 +/- 0,2 +/- 10
0.5 +/- 0,5 +/- 20
1.0 +/– 1,0 +/- 40
3.0 +/– 3,0 keine Angabe

Aus Sicherheitsgründen kann die Genauigkeit der Spannungsmessung unter Fehlerbedingungen wichtig sein, da die Systemspannung durch den Fehler auf einen niedrigen Wert reduziert werden kann.

Spannungswandler für diese Art von Diensten müssen den erweiterten Anforderungsbereich gemäß Tabelle 2 erfüllen.

Tabelle 1 - Zusätzliche Grenzwerte für den Schutz von Spannungswandlern

Genauigkeitsklasse 0,25 - 1,2 × Nennspannung
0,05 - Vf × Nennprimärspannung
Spannungsverhältnis (%) Phasenverschiebung
(Protokoll)
3P +/– 3,0 +/- 120
6P +/- 6,0 +/- 240

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2.2 Spannungsfaktoren

Das Menge Vf In Tabelle 2 ist eine obere Betriebsgrenze angegebenSpannung, ausgedrückt in Einheiten der Nennspannung. Dies ist wichtig für den korrekten Betrieb des Relais und den Betrieb unter unsymmetrischen Fehlerbedingungen in ungeerdeten oder geerdeten Systemen mit Impedanz, was zu einem Spannungsanstieg der gesunden Phasen führt.

Tisch 3 - Spannungswandler zulässige Dauer der maximalen Spannung

Spannungsfaktor Vf Zeitbewertung Primärwicklungsanschluß / Systemerdungsbedingungen
1.2 kontinuierlich Zwischen den Zeilen in einem beliebigen Netzwerk
Zwischen Transformatorsternpunkt und Erde in einem beliebigen Netzwerk
1.2 kontinuierlich Zwischen Leitung und Erde in einem effektiv geerdeten Netz
1.5 30 Sekunden.
1.2 kontinuierlich Zwischen Leitung und Erde in einem nicht geerdeten Neutralleiter mit automatischer Erdschlussauslösung
1.9 30 Sekunden.
1.2 kontinuierlich Zwischen Leitung und Erde in einem isolierten Neutralleitungssystem ohne automatische Erdschlussfehlerauslösung oder in einem geerdeten Resonanzsystem ohne automatischen Erdschlussfehler
1.9 8 Stunden

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2.3 Sekundärleitungen

Spannungswandler sind so ausgelegt, dass die spezifizierte Genauigkeit der Spannungsabgabe an ihren Sekundärklemmen erhalten bleibt. Um dies beizubehalten, wenn lange Sekundärleitungen erforderlich sind, a Der Verteilerkasten kann in der Nähe des Spannungswandlers montiert werden, um die Relais- und Messlasten über separate Kabel zuzuführens.

Bei Bedarf kann der Widerstand der Zuleitungen bei der Kalibrierung der jeweiligen Ausrüstung zu individuellen Belastungen berücksichtigt werden.

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2.4 Schutz von Spannungswandlern

Spannungswandler können durch geschützt werden Sicherungen mit hoher Reißleistung (H.R.C.) auf der Primärseite für Spannungen bis 66 kV. Sicherungen haben normalerweise keine ausreichende Unterbrechungskapazität für den Einsatz bei höheren Spannungen. Die Praxis variiert und in einigen Fällen wird der Schutz auf der Primärseite weggelassen.

Der Sekundärteil eines Spannungswandlers sollte immer durch Sicherungen oder Leitungsschutzschalter (MCB) geschützt sein. Das Gerät sollte sich so nahe wie möglich am Transformator befinden.

Kurzschluss in der Sekundärkreisverdrahtungerzeugt einen Strom, der ein Vielfaches der Nennleistung beträgt, und verursacht eine übermäßige Erwärmung. Selbst wenn Primärsicherungen eingebaut werden können, beseitigen diese normalerweise aufgrund des niedrigen Primärstromwerts und des minimal durchführbaren Sicherungswerts keinen sekundären Kurzschluss.

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2.5 Aufbau von Spannungswandlern

Der Aufbau eines Spannungswandlers unterscheidet sichVon der Leistung eines Transformators wird der Schwerpunkt auf Kühlung, Isolierung und mechanisches Design gelegt. Die Nennleistung übersteigt selten einige Hundert VA, weshalb die erzeugte Wärme normalerweise kein Problem darstellt.

Die Größe eines Spannungswandlers wird im Wesentlichen von der Systemspannung bestimmt und die Isolation der Primärwicklung übersteigt häufig das Volumen der Wicklung.

Ein VT sollte isoliert sein Überspannungen einschließlich Stoßspannungen standhaltenvon einem Pegel gleich dem Standwert desSchaltanlage und das Hochspannungssystem. Um dies in einer kompakten Bauweise zu erreichen, muss die Spannung gleichmäßig über die Wicklung verteilt sein, was eine gleichmäßige Verteilung der Wicklungskapazität oder das Aufbringen elektrostatischer Abschirmungen erfordert.

Spannungswandler werden üblicherweise mit verwendetSchaltgeräte, so dass das physische Design kompakt und für die Montage in oder in der Nähe des Schaltgeräts angepasst sein muss. Dreiphasige Einheiten sind bis zu 36 kV üblich, bei höheren Spannungen sind jedoch einphasige Einheiten üblich.

Spannungswandler für Mittelspannungskreise haben eine trockene Isolation, aber Hoch- und Höchstspannungssysteme verwenden immer noch ölgefüllte Einheiten.

Figur 3 zeigt eine Alstom OTEF 36,5 kV bis 765 kV elektromagnetischer Hochspannungstransformator

Alstom OTEF elektromagnetischer 36,6 kV bis 765 kV Hochspannungstransformator

Abbildung 3 - Alstom OTEF elektromagnetischer 36,6 kV bis 765 kV Hochspannungstrafo


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2.6 Residuell angeschlossene Spannungswandler

Die drei Spannungen eines ausgeglichenen Systems summieren sich zu Null, dies ist jedoch nicht der Fall wenn das System einem einphasigen Erdschluss ausgesetzt ist. Die Restspannung eines Systems wird gemessen, indem die Sekundärwicklungen eines Spannungswandlers in einem „gebrochenen Delta“ verbunden werden, wie in Abbildung 4 dargestellt.

Restspannungsanschluss

Abbildung 4 - Restspannungsanschluss

Der Ausgang der angeschlossenen Sekundärwicklungengebrochenes Delta ist Null, wenn symmetrische sinusförmige Spannungen angelegt werden, aber unter Unwuchtbedingungen wird eine Restspannung entwickelt, die dem Dreifachen der Nullspannungsspannung des Systems entspricht.

Um diese Komponente zu messen Es ist notwendig, dass im VT ein Nullstromfluss eingerichtet wird, und für diesen Fall muss ein Rückweg für den resultierenden summierten Fluss vorhanden sein.

Der VT-Kern muss über ein oder mehrere abgewickelte Gliedmaßen verfügen, die die Joche zusätzlich zu den Gliedern, die die Wicklungen tragen, verbinden. Normalerweise wird der Kern symmetrisch hergestellt. mit fünf Gliedmaßen werden die beiden äußersten abgewickelt. Alternativ können drei einphasige Einheiten verwendet werden.

Es ist gleichermaßen notwendig, dass der Neutralleiter der Primärwicklung geerdet ist, da ohne Erde kein Nullstrom anregender Strom fließen kann.

Ein VT sollte mit einem bewertet werden geeigneter Spannungsfaktor wie in Abschnitt 1.2 und Tabelle 3 beschrieben, um den Spannungsanstieg bei gesunden Phasen während Erdfehlern zu berücksichtigen.

Spannungswandler sind häufig mit einem normale, sterngebundene Sekundärwicklung und eine Dreieckswicklung mit unterbrochenem Dreieck.</ p>

Alternativ kann die Restspannung seinunter Verwendung einer Stern / Dreieckschaltung zusammengeschlossenen Gruppe von Hilfsspannungstransformatoren extrahiert, die von der Sekundärwicklung der Haupteinheit gespeist werden, vorausgesetzt, der Hauptspannungstransformator erfüllt alle Anforderungen zum Umgang mit einer Nullfolge-Spannung, wie zuvor beschrieben.

Das Hilfs-VT muss auch für dengeeigneter Spannungsfaktor. Es ist zu beachten, dass dritte Oberwellen in der Primärspannungswelle, die eine Nullfolge haben, sich in der gebrochenen Dreieckswicklung summieren.

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2.7 Transiente Leistung

Vorübergehende Fehler verursachen nur wenige SchwierigkeitenVerwendung herkömmlicher Spannungswandler, obwohl einige vorkommen. Fehler sind im Allgemeinen auf kurze Zeiträume nach dem plötzlichen Anlegen oder Entfernen von Spannung an der VT-Primärwicklung begrenzt.

Wenn plötzlich eine Spannung angelegt wird, tritt, wie bei Leistungstransformatoren, eine Einschwingphase auf. Der Effekt ist jedoch weniger stark als bei Leistungstransformatoren wegen der geringeren Flussdichte für die der VT ausgelegt ist. Wenn der Spannungswert des Spannungswandlers relativ hoch ist, gibt es einen geringen Einschalteffekt.

Ein Fehler erscheint in den ersten Zyklen des Ausgangsstroms proportional zu dem auftretenden Einschaltstrom.

Wenn die Versorgung eines Spannungswandlers unterbrochen ist, der Kernfluss fällt nicht sofort zusammen. Die Sekundärwicklung behält die Magnetisierung beiKraft zur Aufrechterhaltung dieses Flusses und zirkuliert einen Strom durch die Last, die mehr oder weniger exponentiell abfällt. Aufgrund der Kapazität der Wicklung kann es auch zu einer überlagerten Tonfrequenzschwingung kommen.

Wenn die Erregungsmenge in Amperewindungen die Last übersteigt, kann der Übergangsstrom erheblich sein.

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2.8 Kaskadenspannungswandler

Der Kondensator VT (im nächsten Abschnitt beschrieben) wurdeentwickelt wegen der hohen Kosten herkömmlicher elektromagnetischer Spannungswandler, aber wie in Abschnitt 2.2 oben gezeigt, sind die Frequenz- und Einschwingverhalten weniger zufriedenstellend als die der orthodoxen Spannungswandler.

Eine andere Lösung für das Problem ist die Kaskade VT in Abbildung 5 dargestellt.

Schema eines typischen Kaskadenspannungswandlers

Abbildung 5 - Schematische Darstellung eines typischen Kaskadenspannungswandlers

Der herkömmliche VT-Typ hat eine einzige PrimärwicklungWicklung, deren Isolierung ein Problem für Spannungen über etwa 132 kV darstellt. Die VT-Kaskade vermeidet diese Schwierigkeiten, indem sie die Primärspannung in mehreren unterschiedlichen und getrennten Stufen durchbricht.

Der komplette Spannungswandler besteht aus mehreren Einzelwandlern, deren Primärwicklungen wie in Abbildung 5 gezeigt in Reihe geschaltet sind.

  • Jeder Magnetkern hat Primärwicklungen (P) auf zwei gegenüberliegenden seiten.
  • Die Sekundärwicklung (S) besteht nur aus einer einzigen Wicklung auf der letzten Stufe.
  • Kupplungswicklungen (C) paarweise zwischen den Stufen verbunden, für niedrige Werte sorgenImpedanzschaltungen für die Übertragung von Lastamperewindungen zwischen den Stufen und sorgen dafür, dass die Netzfrequenzspannung gleichmäßig auf die verschiedenen Primärwicklungen verteilt wird.

Die Potentiale der Kerne und Kupplungswicklungenwerden auf bestimmte Werte festgelegt, indem sie mit ausgewählten Punkten auf den Primärwicklungen verbunden werden. Die Isolation jeder Wicklung reicht für die in dieser Wicklung entwickelte Spannung aus, die entsprechend der Anzahl der Stufen ein Bruchteil der Summe ist.

Die einzelnen Transformatoren sind an einem montiertStruktur aus isolierendem Material, das die Zwischenisolierung bietet und sich auf einen Wert ansammelt, der der gesamten Systemspannung über die gesamte Höhe des Stapels standhält.

Die gesamte Anordnung ist in einer Mulde enthaltenzylindrisches Porzellangehäuse mit Außenwetterhallen; Das Gehäuse ist mit Öl gefüllt und abgedichtet, wobei ein Expansionsbalg enthalten ist, um die hermetische Abdichtung aufrechtzuerhalten und eine Expansion bei Temperaturänderung zu ermöglichen.

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3. Kondensatorspannungswandler (CVTs)

Die Größe der elektromagnetischen Spannungswandler für die höheren Spannungen ist weitgehend proportional zur Nennspannung. Die Kosten steigen tendenziell überproportional.

Der Kondensatorspannungstransformator (CVT) ist häufig wirtschaftlicher. Dieses Gerät ist im Grunde ein Kapazitätspotentialteiler. Wie bei Widerstandsteilern vom Widerstandstyp wird die Ausgangsspannung durch die Last am Entnahmepunkt ernsthaft beeinflusst.

Der Kapazitätsteiler unterscheidet sich darin seine äquivalente Quellenimpedanz ist kapazitiv und kann daher durch einen mit der Entnahmestelle in Reihe geschalteten Reaktor kompensiert werden. Bei einem idealen Reaktor hätte eine solche Anordnung keine Regelung und könnte einen beliebigen Wert der Ausgabe liefern.

Ein Reaktor besitzt einen gewissen Widerstand, der begrenzt istdie Ausgabe, die erhalten werden kann. Bei einer sekundären Ausgangsspannung von 110 V müssten die Kondensatoren sehr groß sein, um eine nützliche Ausgabe bereitzustellen, während die Fehler innerhalb der üblichen Grenzen bleiben. Die Lösung ist die Verwendung von a hohe sekundärspannung und weiter die Ausgabe unter Verwendung eines relativ kostengünstigen elektromagnetischen Transformators auf den normalen Wert umwandeln.

Die aufeinanderfolgenden Stufen dieser Überlegungen sind in Abbildung 6 dargestellt.

Entwicklung eines Kondensatorspannungstransformators

Abbildung 6 - Entwicklung des Kondensatorspannungstransformators

Es gibt zahlreiche Variationen dieser Grundschaltung. Das Induktivität L kann eine separate Einheit sein, oder es kann in Form von Leckreaktanz in die eingebaut werden Transformator T. Kondensatoren C1 und C2 Es ist nicht möglich, enge Toleranzen einzuhalten, daher sind Anschlüsse für die Verhältniseinstellung entweder am Transformator T oder an einem separaten Transformator im Sekundärkreis vorgesehen.

Einstellung der Abstimminduktivität L wird auch benötigt. Dies kann mit Anzapfungen, einer separaten Anzapfdrossel im Sekundärkreis, durch Einstellung der Spalte in den Eisenkernen oder durch Rangieren mit variabler Kapazität erfolgen.

Eine vereinfachte Ersatzschaltung ist in Abbildung 7 dargestellt.

Vereinfachte Ersatzschaltung des Kondensatorspannungstransformators

Abbildung 7 - Vereinfachte Ersatzschaltung des Kondensatorspannungstransformators

Der Hauptunterschied zwischen Abbildung 7 und Abbildung 1 ist das Vorhandensein von C und L. Bei normaler Frequenz wann C und L schwingen und damit abbrechen, verhält sich die Schaltung ähnlich wie ein herkömmlicher Spannungswandler.

Bei anderen Frequenzen existiert jedoch eine reaktive Komponente, die die Fehler modifiziert.

Schnittansicht eines Alstom OTCF-Koppelkondensator-Spannungswandlers mit 72,5 kV bis 765 kV

Abbildung 8 - Schnittansicht eines Alstom OTCF-Koppelkondensators mit 72,5 kV bis 765 kV

Normen erfordern im Allgemeinen ein CVT, das zum Schutz verwendet wird, um die Genauigkeitsanforderungen der Tabelle 2 innerhalb von a zu erfüllen Frequenzbereich von 97-103% des Nennwerts.

Der entsprechende Frequenzbereich der Mess-CVTs ist mit 99% bis 101% viel geringer, da die Verringerung der Genauigkeit bei Frequenzabweichungen außerhalb dieses Bereichs weniger wichtig ist als für Schutzanwendungen.

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3.1 Spannungsschutz des Hilfskondensators

Wenn die Lastimpedanz eines CVT kurzgeschlossen wird, ist der Anstieg der Reaktorspannung nur durch die Reaktorbelastung und die mögliche Sättigung auf Folgendes begrenzt:

Q × E2

woher

  • E2 ist die Leerlaufanzapfungsspannung und
  • Q ist der Verstärkungsfaktor des Schwingkreises.

Dieser Wert wäre zu hoch und ist daherbegrenzt durch eine Funkenstrecke, die über den Hilfskondensator geschaltet ist. Die Spannung am Hilfskondensator ist bei voller Nennleistung höher als bei Leerlauf und der Kondensator ist für Dauerbetrieb bei diesem erhöhten Wert ausgelegt.

Die Funkenstrecke ist eingestellt bei etwa der doppelten Volllastspannung blinken. Die Funkenstrecke begrenzt den Kurzschlussstrom, den der VT liefert, und der Absicherungsschutz des Sekundärkreises ist sorgfältig darauf ausgelegt.

Normalerweise kann der Entnahmepunkt manuell oder automatisch geerdet werden, bevor Anpassungen an Abgriffen oder Verbindungen vorgenommen werden.

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3.2 Einschwingverhalten von Kondensatorspannungswandlern

Ein CVT ist ein Serienresonanzkreis. Die Einführung des elektromagnetischen Transformators zwischen der Zwischenspannung und dem Ausgang ermöglicht eine weitere Resonanz, die die Erregerimpedanz dieser Einheit und die Kapazität des Teilerstapels einschließt.

Wenn eine plötzliche Spannungsstufe angelegt wird,Schwingungen in Übereinstimmung mit diesen verschiedenen Modi finden statt und bestehen für eine Zeitdauer, die von der gesamten vorhandenen Widerstandsdämpfung bestimmt wird. Jede Erhöhung der Widerstandslast verringert die Zeitkonstante einer Übergangsschwingung, obwohl die Wahrscheinlichkeit einer großen anfänglichen Amplitude erhöht ist.

Für sehr schnellen Schutz Übergangsschwingungen müssen minimiert werden. Moderne Kondensatorspannungswandler sind in dieser Hinsicht viel besser als ihre früheren Pendants.

Hochleistungsschutzschemata können jedoch nachteilig beeinflusst werden, wenn ihre Algorithmen und Filter nicht mit besonderer Sorgfalt entwickelt wurden.

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3.3 Ferroresonanz

Das spannende Impedanz Ze des Hilfstransformator T und die Kapazität des Potentialteilersbilden zusammen einen Schwingkreis, der normalerweise mit einer untergeordneten Frequenz schwingt. Wenn diese Schaltung einem Spannungsimpuls ausgesetzt wird, kann die resultierende Schwingung einen Frequenzbereich durchlaufen.

Wenn die Grundfrequenz dieser Schaltung etwas weniger als ein Drittel der Systemfrequenz beträgt, kann Energie aus dem System absorbiert werden und den Aufbau einer Schwingung bewirken.

Die zunehmende Flussdichte im Transformatorkern verringert die Induktivität, wodurch die Resonanzfrequenz näher an den Drittelwert der Systemfrequenz gebracht wird.

Das Ergebnis ist a progressiver Aufbau, bis sich die Schwingung als dritte Subharmonie des Systems stabilisiert, die unbegrenzt gewartet werden kann.

Abhängig von den Werten der KomponentenSchwingungen bei der Grundfrequenz oder bei anderen Oberwellen oder Vielfachen der Versorgungsfrequenz sind möglich, aber die dritte Subharmonik ist am wahrscheinlichsten anzutreffen. Die hauptsächliche Manifestation einer solchen Schwingung ist ein Anstieg der Ausgangsspannung, der Rm. Wert liegt vielleicht 25% bis 50% über dem Normalwert.

Die Ausgangswellenform hätte im Allgemeinen die in 9 gezeigte Form.

Typische Sekundärspannungskurve mit dritter subharmonischer Schwingung

Abbildung 9 - Typische sekundäre Spannungskurve mit dritter subharmonischer Schwingung

Es ist weniger wahrscheinlich, dass solche Schwingungen auftreten, wenn die Schaltungsverluste hoch sind, wie dies bei einer Widerstandslast der Fall ist, und sie können durch Erhöhen der Widerstandslast verhindert werden.

Spezielle Antiferro-Resonanzgeräte die eine parallel abgestimmte Schaltung verwenden, sind manchmalin die VT eingebaut. Obwohl solche Anordnungen zur Unterdrückung der Ferroresonanz beitragen, neigen sie dazu, das Einschwingverhalten zu beeinträchtigen, so dass das Design eine Kompromisslösung ist.

Ein korrektes Design verhindert, dass ein CVT a liefertWiderstandsbelastung durch diesen Effekt, aber nichtlineare induktive Lasten, wie z. B. Hilfsspannungstransformatoren, können Ferroresonanz auslösen.

Hilfsspannungstransformatoren zur Verwendung mit Kondensatorspannungstransformatoren sollten mit einer niedrigen Flussdichte ausgelegt werden das verhindert, dass transiente Spannungen eine Kernsättigung verursachen, was wiederum hohe Anregungsströme mit sich bringen würde.

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Quellen:

  1. Netzwerkschutz- und Automatisierungsleitfaden von (ehemals) Alstom Grid, jetzt General Electric
  2. Elektrische Umspannwerke von James C. Burke
Bemerkungen: