Kernunterschiede zwischen Stromwandlern (CT) und Spannungswandlern (VT)

I. Funktionelle Rolle und Anschlussmethode

Der Hauptunterschied liegt in ihrer funktionellen Rolle und der Art und Weise, wie sie an den Stromkreis angeschlossen sind:

• Stromwandler (CT) — in Reihe geschaltet zur Strommessung: Ein CT muss in Reihe mit dem primären Stromkreis geschaltet werden. Bei sehr wenigen Primärwindungen (manchmal nur eine einzelne Kupferschiene in Durchführbauweise oder Durchführung) fließt der volle Laststrom der Leitung durch die Primärwicklung. Der Primärstrom wird vollständig durch die externe Systemlast bestimmt und ist unabhängig vom Zustand der Sekundärseite.

Stromwandler in Ständerbauweise mit gegossener Isolierung

• Spannungswandler (PT/VT) — parallel geschaltet zur Spannungsmessung: Ein PT muss parallel zwischen den Phasen oder zwischen Phase und Erde an der Sammelschiene oder Leitung angeschlossen werden. Seine Primärwicklung hat eine große Anzahl von Windungen mit einem feinen Drahtquerschnitt und ist der vollen Systemspannung ausgesetzt. Die Primärspannung wird durch das Stromnetz bestimmt.

• Grundregel: Kurz gesagt, der CT wird in Reihe zur Strommessung geschaltet; der PT wird parallel zur Spannungsmessung geschaltet. Ein Vertauschen ihrer Anschlussmethoden ist ein absoluter Verstoß, der niemals vorkommen darf.

II. Betriebszustand und fatale Sicherheitsverbote

Aufgrund ihrer grundlegend unterschiedlichen Anschlussmethoden sind ihre normalen Betriebszustände diametral entgegengesetzt, was zu streng durchgesetzten Sicherheitsverboten führt:

• CT — Zustand nahe dem Kurzschluss mit Leerlaufverbot: Im Normalbetrieb weisen die an den CT-Sekundärkreis angeschlossenen Instrumente eine sehr niedrige Impedanz auf, wodurch die Sekundärleitung in einem geschlossenen Zustand nahe dem Kurzschluss gehalten wird. Daher darf der CT-Sekundärkreis unter Spannung niemals geöffnet werden. Wenn der Sekundärkreis geöffnet wird, wird der gesamte Primärstrom zur Magnetisierung umgeleitet, was dazu führt, dass der Kern schnell mit starkem Restmagnetismus in die Sättigung gerät. In der Sekundärwicklung wird dann eine scharfe Spannungsspitze induziert, die mehrere tausend oder sogar zehntausend Volt erreicht, was die Isolierung durchschlagen, Geräte zerstören und eine lebensbedrohliche Gefahr für das Betriebspersonal darstellen kann.

• PT — Zustand nahe dem Leerlauf mit Kurzschlussverbot: Der PT-Sekundärkreis ist an hochohmige Spannungsspulen angeschlossen, sodass er im Normalbetrieb in einem Zustand nahe dem Leerlauf arbeitet. Daher darf der PT-Sekundärkreis unter Spannung niemals kurzgeschlossen werden. Da die interne Impedanz des PT-Sekundärkreises sehr niedrig ist, erzeugt ein Kurzschluss auf der Sekundärseite sofort einen Kurzschlussstrom, der ein Vielfaches des Nennwerts beträgt, und brennt direkt die Transformatorwicklungen durch.

Innenraum-Einphasen-Erdschlussschutz-Spannungswandler

• Praktische Sicherheitsregeln: Bevor an einem CT gearbeitet wird, müssen die Sekundärklemmen zuerst kurzgeschlossen werden, bevor irgendwelche Drähte abgeklemmt werden. Bevor an einem PT gearbeitet wird, muss die Sekundärlast zuerst abgeklemmt und die Spannungslosigkeit überprüft werden. Diese beiden Regeln sind grundlegende Sicherheitsprinzipien, die sich das gesamte Betriebs- und Wartungspersonal im Stromnetz einprägen muss.

III. Konstruktionsdesign, Genauigkeitsklassifizierung und Nicht-Austauschbarkeit

Die Unterschiede in der internen Konstruktion, den Genauigkeitssystemen und der Austauschbarkeit sind ebenso ausgeprägt:

• Äußere Erscheinung und innere Struktur: Ein CT hat wenige Primärwindungen mit einem dicken Leiter, eine relativ kompakte Größe und oft ein sichtbares Fenster für den Primärleiter. Ein PT hat viele Primärwindungen mit einem feinen Leiter, und seine Porzellandurchführung neigt bei höheren Spannungsbewertungen dazu, länger zu sein, um die Kriechstrecke zu vergrößern.

• Genauigkeitsklassifizierung: Die CT-Messgenauigkeitsklassen (z. B. 0.2S, 0.5S) konzentrieren sich auf den Übersetzungsfehler und die Phasenverschiebung über einen weiten Strombereich, während die CT-Schutzklassen (z. B. 5P, 10P) den Genauigkeitsgrenzfaktor (ALF) und den zusammengesetzten Fehler unter Kurzschlussbedingungen betonen. Die PT-Genauigkeitsklassen (z. B. 0.2, 0.5) konzentrieren sich auf den Spannungsübersetzungsfehler und die Phasenverschiebung bei Nennspannung.

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  Folgen der Verwendung eines Stromwandlers als Spannungswandler: Wenn ein Stromwandler fälschlicherweise parallel zu einer Hochspannungsleitung als Spannungswandler angeschlossen wird, ziehen seine sehr wenigen Primärwindungen einen extremen Magnetisierungsstrom, was dazu führt, dass der Kern so stark gesättigt wird, dass das Gerät sofort explodieren kann.

• Folgen der Verwendung eines Spannungswandlers als Stromwandler: Wenn ein Spannungswandler fälschlicherweise in Reihe mit dem Hauptstromkreis als Stromwandler angeschlossen wird, kann seine feine Wicklung dem hohen Strom nicht standhalten, überhitzt stark und brennt durch. Die beiden Geräte sind unter keinen Umständen austauschbar.

Zusammenfassung

Stromwandler (CT) und Spannungswandler (PT/VT) sind beide grundlegende Messgeräte im Stromnetz, weisen in der Praxis jedoch drei unterscheidende Merkmale auf: Reihenstrom gegenüber Parallelspannung, gegensätzliche Sicherheitsverbote und grundlegend unterschiedliche Bauweise.

• Anschlussprinzip: Der Stromwandler wird zur Strommessung in Reihe mit dem Hauptstromkreis geschaltet; der Spannungswandler wird zur Spannungsmessung parallel zur Sammelschiene geschaltet.
• Sicherheitsregeln: Die Sekundärseite des Stromwandlers darf niemals geöffnet werden (verhindert lebensgefährliche Hochspannungsdurchschläge); die Sekundärseite des Spannungswandlers darf niemals kurzgeschlossen werden (verhindert Überstromdurchbrennen).
• Technische Grundregel: Ihre Bauweise und Impedanz sind grundlegend unterschiedlich; sie sind absolut nicht austauschbar.

In der Ingenieurpraxis sind diese Betriebs- und Wartungsregeln unerlässlich für einen zuverlässigen Gerätebetrieb, die Personensicherheit und die Stabilität des Stromnetzes.

Bearbeitet von：Garca