Eine Freiluft-Messeinrichtung besteht typischerweise aus kombinierten Messwandlern, einem Energiezähler, einem Messschrank, Überspannungsableitern, sekundärer Verdrahtung und Kommunikationsmodulen. Die Auswahl sollte sich nicht nur auf die Genauigkeitsklasse und den Preis stützen. Sie sollte umfassend unter sieben Gesichtspunkten bewertet werden: Messzweck, Systemparameter, Lastcharakteristiken, Isolationsumgebung, sekundäre Bürde, dynamische und thermische Stabilität sowie Kommunikation, Betrieb und Instandhaltung.
Mastmontierte Messeinrichtung
1. Zweck der Messstelle bestätigen
| Messpunkttyp |
Empfohlene Konfiguration |
Hinweise |
| Kupplungsleitung / Handelsabrechnung |
CT 0.2S, PT 0.2 |
Strengste Fehleranforderungen; vollständige Abnahmedokumentation erforderlich |
| Netzanschlussmessung |
CT 0.2S, PT 0.2 |
Bidirektionale Messung und Vierquadranten-Blindenergie erforderlich |
| Abgangsbewertung |
CT 0.2S/0.5S, PT 0.2/0.5 |
Ausgleich zwischen Genauigkeit und Kosten |
| Interne Überwachung |
CT 0.5, PT 0.5 |
Geeignet für Eigenbedarf und Laststatistiken |
| Dezentrale Erzeugung |
CT 0.2S, PT 0.2 |
Muss Rückwärtswirkleistung und Schwachlastbedingungen berücksichtigen |
Für die Stromabrechnung, Netzanschlussabrechnung oder Kupplungsleitungsbewertung sollte der Stromwandler vorzugsweise der Klasse 0,2S, und der Spannungswandler vorzugsweise der Klasse 0,2 entsprechen.
Ein herkömmlicher Stromwandler der Klasse 0,2 kann unter Schwachlastbedingungen größere Fehler aufweisen. Ein Stromwandler der Klasse 0,2S behält über einen weiten Lastbereich eine stabilere Genauigkeit bei, die typischerweise Schwachlastbedingungen bis zu 120% des Nennstroms abdeckt. Der genaue Bereich unterliegt den geltenden Normen und dem Typenschild des Geräts.
2. Systemspannung, Frequenz und Anschlussmethode prüfen
Die Freiluft-Messeinheit muss mit den Systemparametern übereinstimmen:
- Nennspannung: Übliche Nennwerte umfassen 6 kV, 10 kV, 24 kV und 35 kV. Die Auswahl soll auf der maximalen Systembetriebsspannung basieren.
- Nennfrequenz: 50 Hz ist in China üblich; für Export- oder Übersee-Projekte müssen 50 Hz oder 60 Hz bestätigt werden.
- Anschlussmethode: Die V/V-Schaltung wird üblicherweise für Drehstrom-Dreileitersysteme verwendet. Für Drehstrom-Vierleitersysteme oder wenn eine Nullspannungsüberwachung erforderlich ist, sollte eine Y/Y0-Schaltung oder eine zusätzliche offene Dreieckswicklung verwendet werden.
- Bidirektionaler Leistungsfluss: Für Netzanschlussanwendungen von Photovoltaik, Energiespeichern und kleinen Wasserkraftwerken sollte der Stromzähler vorwärts/rückwärts Wirkenergie, Vier-Quadranten-Blindenergie und Zeitnutzungsmessung unterstützen.
3. Installationstyp auswählen
| Typ |
Einsatzbereich |
Wichtige Aspekte |
| Mastmontierte Messeinheit |
10-kV-Freileitungen, kleine Stationen |
Geringer Platzbedarf, jedoch ist die Wartung in der Höhe aufwendig |
| Standmessschrank |
Umspannwerke, Kompaktstationen, Netzverknüpfungspunkte |
Einfache Wartung; Fundament und Kondensationsschutz müssen geprüft werden |
| Kombinierter Messwandler in Schrankbauweise |
Schaltanlagen, Fertigstationen |
Kompakte Bauweise; Sekundärbelastung und Wärmeableitung müssen geprüft werden |
| Elektronischer Stromwandler / Rogowski-Spule |
Stoßbelastungen, hohe Oberschwingungen, großer Dynamikbereich |
Besseres dynamisches Ansprechverhalten; die Machbarkeit der Projektabnahme muss vorab bestätigt werden |
Außengeräte sind über lange Zeiträume der Witterung ausgesetzt. Besonderes Augenmerk ist auf die Abdichtung von Sekundärklemmenkästen, die IP-Schutzart des Gehäuses sowie die regen- und kondensationssichere Auslegung zu legen. Das Eindringen von Regenwasser und Tag-Nacht-Kondensation in Sekundärklemmen ist eine häufige Ursache für Isolationsabbau und Messabweichungen.
4. Prüfung der Isolierung und Anpassungsfähigkeit an die Umgebungsbedingungen
Außenmessanlagen sind entsprechend den Standortbedingungen auszuwählen und dürfen nicht wie Innenraumprodukte behandelt werden.
Folgendes ist zu bestätigen:
- Umgebungstemperaturbereich;
- Installationshöhe: Bei Installationen über 1.000 m sind Isolierung, Temperaturanstieg und Kriechstrecke gemäß IEC 61869, GB/T und anderen geltenden Normen zu korrigieren;
- Verschmutzungsgrad: Küsten-, Salznebel-, Industrie- und starke Staubgebiete erfordern verschmutzungsresistente Konstruktionen und vergrößerte Kriechstrecken;
- Isoliermaterial: Bevorzugt werden Epoxidharz- oder Silikonkautschuk-Gusskonstruktionen in Außenqualität;
- IP-Schutzart: Messschränke, Klemmenkästen und Kabeldurchführungen müssen den Anforderungen an Regen- und Staubschutz entsprechen;
- Gehäusematerial: Bevorzugt werden Edelstahl, feuerverzinkter Stahl oder witterungsbeständige Aluminiumlegierung.
5. Auswahl der Stromwandler
- Genauigkeitsklasse: Für die Handelsabrechnung, Kuppelleitung und Netzanschlussmessung wird vorzugsweise die Klasse 0,2S verwendet; für die interne Überwachung kann die Klasse 0,5 verwendet werden.
- Übersetzungsverhältnis: Der primäre Nennstrom muss größer als der maximale Dauerbetriebsstrom sein, und der normale Betriebsstrom sollte vorzugsweise im optimalen Bereich des Nennstroms liegen.
- Sekundärstrom: Üblicherweise werden 5 A oder 1 A verwendet. Bei langen Sekundärkabeln ist zunächst die Sekundärbürde zu prüfen, und bei Bedarf kann 1 A gewählt werden.
- Nennsekundärbürde: Die tatsächliche Bürde umfasst den Energiezähler, das Datenerfassungsgerät, die Klemmleiste und die Kabelimpedanz und darf die Nennbürde des Stromwandlers nicht überschreiten.
- Dynamische und thermische Stabilität: Thermischer Kurzzeitstrom und dynamischer Stabilitätsstrom sind gegen die System-Kurzschlussleistung zu überprüfen.
- Getrennte Wicklungen: Die Messwicklung ist von Schutz- und Messwicklungen zu trennen, um zu verhindern, dass Schutzauslösungen die Messung beeinflussen.
- Bidirektionale Messung: Bei Netzanschlussanwendungen ist zu bestätigen, dass der Stromwandler seine Genauigkeit bei Rückwärtsleistungsfluss beibehält.
6. Auswahl der Spannungswandler
- Genauigkeitsklasse: Für die Kuppelleitungsmessung wird vorzugsweise die Klasse 0,2 verwendet; für die Nicht-Abrechnungsüberwachung kann die Klasse 0,5 verwendet werden.
- Nennsekundärspannung: Übliche Werte umfassen 100 V, 100/√3 V, 110 V, 115 V und 120 V und müssen auf den Energiezähler, die Anforderungen des lokalen Versorgungsunternehmens und die Projektstandards abgestimmt sein.
- Sekundärbürde: Die tatsächliche Bürde darf die Nennausgangsleistung des Spannungswandlers nicht überschreiten.
- Spannungsfaktor: Der kontinuierliche Spannungsfaktor und die Kurzzeit-Überspannungsfähigkeit sind zu bestätigen.
- Ferroresonanz: Bei Systemen mit isoliertem Neutralpunkt oder Erdschlusslöschspule ist das Ferroresonanzrisiko zu bewerten und es sind Unterdrückungsmaßnahmen vorzusehen.
- Sekundärschutz: Der Sekundärkreis des Spannungswandlers darf nicht kurzgeschlossen werden. Es sind Sicherungen, Leitungsschutzschalter oder Prüfklemmen vorzusehen.
7. Energiezähler- und Kommunikationskonfiguration
Der Energiezähler muss auf die Genauigkeitsklasse der Messwandler, die Anschlussart und die Abrechnungsregeln abgestimmt sein:
- Wirkenergiegenauigkeit: Klasse 0,2S oder 0,5S;
- Blindenergiegenauigkeit: üblicherweise Klasse 2,0;
- Unterstützung für Wirkenergie vorwärts/rückwärts und Vier-Quadranten-Blindenergie;
- Unterstützung für Zeittarif, Höchstbedarf, Spannungsverlust, Stromverlust, Phasenausfall, umgekehrte Phasenfolge und Aufzeichnung von Gehäusedeckelöffnungsereignissen;
- Kommunikationsschnittstellen müssen die Anforderungen an die Fernauslesung und O&M erfüllen, wie z. B. RS485, 4G und Ethernet; für Überseeprojekte können je nach Anforderung DLMS/COSEM, Modbus, IEC 61850 oder andere Protokolle ausgewählt werden, vorbehaltlich der Projektausschreibungsunterlagen, Eigentümerspezifikationen und Anforderungen des lokalen Versorgungsunternehmens;
- Es sind Funktionen zur Datenverschlüsselung, Plombierung und Manipulationssicherheit vorzusehen.
Wenn der Messpunkt am Strommarkthandel, der Spot-Abrechnung oder der Bewertung der Netzintegration erneuerbarer Energien teilnimmt, sollte der Energiezähler auch die Hochfrequenz-Datenerfassung, zeitgestempelte Aufzeichnungen und die Datenrückverfolgbarkeit unterstützen.
8. Sekundärkreise und Installationsabnahme
Während der Installation und Inbetriebnahme ist Folgendes zu überprüfen:
- Der Sekundärkreis des Stromwandlers darf nicht unterbrochen werden; der Sekundärkreis des Spannungswandlers darf nicht kurzgeschlossen sein;
- Der Sekundärkabelquerschnitt ist auf der Grundlage von Spannungsabfall und Bürde zu überprüfen;
- In Messkreisen sind Prüfklemmen oder gemeinsame Anschlussblöcke vorzusehen, um Tests unter Spannung und regelmäßige Überprüfungen zu erleichtern;
- Die Phasenfolge muss korrekt sein, und vorzugsweise ist der Anschluss in positiver Phasenfolge zu wählen;
- Auf der Hochspannungseingangsseite sind Überspannungsableiter der entsprechenden Spannungsebene zu installieren;
- Vor der Abnahme sind Plomben, Manipulationsschutzmaßnahmen und Aufbruchsschutz zu bestätigen.
Nach der Inbetriebnahme sind regelmäßige Überprüfungen gemäß den lokalen Messvorschriften und Eichvorschriften durchzuführen. Das Eichintervall richtet sich nach den Anforderungen des Versorgungsunternehmens, der Eichbehörde oder des Projektstandorts.
9. Empfohlene Checkliste für die Abnahmedokumentation
Während der Beschaffung oder Abnahme sind folgende Punkte zu überprüfen:
- Systemspannung, Frequenz und Erdungsart;
- Kategorie des Messpunkts und Genauigkeitsanforderungen;
- Installationsart und Umgebungsbedingungen;
- Genauigkeitsklasse, Übersetzungsverhältnis, Sekundärstrom, Nennbürde und dynamische/thermische Stabilität des Stromwandlers;
- Genauigkeitsklasse, Nennspannung, Sekundärbürde, Spannungsfaktor und Resonanzunterdrückungsmaßnahmen des Spannungswandlers;
- Energiezählerfunktionen, Kommunikationsprotokoll, Manipulationsschutz und Ereignisaufzeichnung;
- Isolationspegel, Verschmutzungsgrad, Kriechstrecke und IP-Schutzart;
- Gehäusematerial, Abdichtungsstruktur, Kondenswasserschutz und UV-Beständigkeit;
- Spannungsabfall im Sekundärkreis, Verdrahtungsart und Prüfklemmenkonfiguration;
- Typprüfberichte, Werkprüfberichte, metrologische Prüfzertifikate oder Genauigkeitskalibrierberichte und Isolationsprüfdaten; Teilentladungsprüfdaten sind in der Regel für feststoffisolierte Messwandler ab 35 kV bereitzustellen, während für 10 kV und darunter die Anforderungen den Projektspezifikationen oder lokalen Abnahmeregeln folgen; Bestätigung der Unabhängigkeit der Messwicklung.
Bearbeitet von:Garca
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