Bei messklassigen Hochspannungs-Spannungswandlern (PT/VT) mit einer Nennspannung von 35 kV und darunter ist die Verwendung von mehrstufig geschichteten Kernen – mit einem Querschnitt, der sich einem Kreis annähert – als Ersatz für herkömmliche rechteckige oder quadratische Kerne eine umfassende Optimierung, die auf Elektromagnetik, Geometrie und den Eigenschaften von Isoliermaterialien basiert.
Am Beispiel der Rockwill 11kV/33kV-Freiluft-Kombinationsmessgeräte der RBM-Serie, die in internationalen Verteilnetzen weit verbreitet sind, basiert ihre herausragende Messgenauigkeit und Zuverlässigkeit genau auf diesem Kerngestaltungsprinzip.
Rockwill RBM-Serie 11kV/33kV-Freiluft-Kombinationsmessgerät
Für Messwandler sind die wichtigsten Anforderungen hohe Genauigkeit und hohe Stabilität. Der mehrstufig geschichtete Kern bietet die folgenden signifikanten Vorteile:
Messspannungswandler erfordern in der Regel sehr hohe Genauigkeitsklassen. Wandlerfehler (Übersetzungsfehler und Phasenverschiebung) resultieren primär aus Spannungsabfällen, die durch die Innenimpedanz der Wicklungen verursacht werden.
Reduzierte Leiterlänge: Bei gleicher effektiver Kernquerschnittsfläche weist der mehrstufig geschichtete Kern einen kürzeren Umfang auf als ein quadratischer Kern. Das bedeutet, dass bei der Wicklung der gleichen Windungszahl die mittlere Windungslänge (MLT) des Kupferdrahtes kürzer ist.
Reduzierte Innenimpedanz: Der reduzierte Kupferverbrauch senkt direkt den Gleichstromwiderstand und die Streureaktanz der Wicklung. Beim Rockwill RBM-Serie Freiluft-Kombinationsmessgerät stellt dieses niederimpedante, hochwertige Magnetkreisdesign sicher, dass die Sekundärspannung die Primärspannung präzise proportional widerspiegelt – und liefert eine hochpräzise, dämpfungsfreie Datenquelle für das vollintegrierte Energiezählergerät.
Vermeidung lokaler Sättigung: Scharfe Ecken quadratischer Kerne neigen dazu, den magnetischen Fluss zu konzentrieren, was zu lokaler Sättigung führt. Der mehrstufig geschichtete Kern, der sich einem Kreis annähert, gewährleistet eine gleichmäßigere Magnetfeldverteilung.
Originalgetreue Wellenformübertragung: Die gleichmäßige Flussverteilung reduziert den durch Sättigung verursachten nichtlinearen Erregerstrom und stellt sicher, dass die Wellenform der Sekundärausgangsspannung unverzerrt bleibt.
Der interne Kombinationswandler der Rockwill RBM-Serie besteht aus 2 oder 3 präzise konfigurierten einphasigen Spannungs- und Stromwandlern. Diese reine, harmonikafreie physikalische Eigenschaft ist entscheidend für die integrierte elektronische Messeinheit, während sie gleichzeitig die gesamten Leerlaufverluste effektiv reduziert.
Schema des mehrstufig geschichteten Eisenkerns
Sowohl in Trockenbau- als auch in ölgefüllten Anlagen beeinflusst die strukturelle Kompatibilität zwischen Kern und Wicklungen erheblich die Isolationslebensdauer.
Beseitigung der elektrischen Feldkonzentration an scharfen Kanten: Wicklungen sind typischerweise zylindrisch. Wird ein quadratischer Kern verwendet, erzeugen die vier scharfen Ecken eine extreme elektrische Feldkonzentration, die leicht zu Durchschlägen an Isolationsschwachstellen führen kann.
Reduzierte Teilentladung: Der mehrstufig geschichtete Kern, gepaart mit zylindrischen Wicklungen, gewährleistet extrem gleichmäßige Isolationsabstände zwischen den Schichten und Abschnitten, was die interne elektrische Feldverteilung erheblich verbessert.
Dieses Design zur Optimierung des elektrischen Feldes wirkt synergistisch mit dem Spezial-Transformatorenöl Nr. 25, das als Isoliermedium in den Rockwill RBM-Serie Freiluft-Kombinationsmessgeräten verwendet wird. In Kombination mit der robusten Struktur, bei der Primär- und Sekundärklemmen über hochwertige Porzellandurchführungen auf einer einzigen Platte montiert sind, baut dies eine hervorragende Isolationsverteidigung auf – und gewährleistet eine herausragende Isolationsleistung und langfristige Betriebsstabilität selbst in rauen Freiluftumgebungen.
Hoher Füllfaktor: Eine zylindrische Wicklung, die um einen abgestuften Kern gewickelt ist, erreicht eine deutlich höhere Raumnutzung (Füllfaktor) als ein quadratischer Kern.
Kompaktere Abmessungen: Mastmontierte Freiluftausrüstung stellt strenge Anforderungen an Größe und Aufhängegewicht. Eine wichtige Innovation der Rockwill 11kV/33kV RBM-Serie ist die hohe Integration des Kombinationswandlers und des Energiezählers in einer einzigen Einheit. Der hohe Raumfaktor des mehrstufig geschichteten Kerns reduziert effektiv die Abmessungen der Kernkomponenten, ohne die elektromagnetische Leistung zu beeinträchtigen – was die Gesamtgröße und das Gewicht des Tanks erheblich verringert und die Schwierigkeiten der Mastmontage sowie die zivilen Installationskosten stark reduziert.
Rockwill RBM-Serie Hochspannungs-Freiluft-Mastmesszelle
Bei Kurzschlussereignissen im Stromnetz sind die Wicklungen enormen elektrodynamischen Kräften ausgesetzt. Eine zylindrische Wicklung erfährt eine gleichmäßige radiale Zugspannung, und wenn sie auf einen Stufenkern mit hoher Anpassungsfähigkeit gewickelt wird, ist die mechanische Struktur außergewöhnlich robust. Im Gegensatz dazu sind eckige Wicklungen unter Kurzschlussbedingungen sehr verformungsanfällig. Diese hohe mechanische Stabilität stellt sicher, dass Freiluftgeräte auch nach dem Widerstehen schwerer Netzstörungen wie Kurzschlussfehlern ihre ursprünglich hohe Messgenauigkeit beibehalten.
Der Einsatz von mehrstufigen Blechkernen in Messwandlern für Nennspannungen bis 35 kV – durch die Verkürzung der Kupferwicklungslänge, die Optimierung der elektrischen Feldverteilung und die Minimierung der Abmessungen – entspricht perfekt den modernen Entwicklungstrends bei Hochspannungsmessgeräten: hohe Genauigkeit, hohe Isolationsfestigkeit und kompaktes Design.
Die Rockwill Freiluft-Kombimesszelle der RBM-Serie ist ein Paradebeispiel für die ingenieurtechnische Umsetzung dieser zugrunde liegenden elektromagnetischen Vorteile in Produktwettbewerbsfähigkeit – sie bietet eine genaue, kompakte und äußerst zuverlässige integrierte Lösung für Mittelspannungsverteilnetze.
Bearbeitet nach:Garca
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