Was sind die wesentlichen Punkte für die Auswahl und Installation von 66kV-Außen-AIS-Spannungswandlern

Hallo zusammen! Ich bin James, ein Fachmann mit über 10 Jahren Erfahrung in der Installation von Spannungswandlern. Heute möchte ich über die Auswahl und Installation von Luft-isolierten Schaltanlagen (AIS) Spannungswandlern in 66kV-Außenanlagen sprechen.

Diese Geräte sind entscheidend für Messung und Schutz in Energieversorgungssystemen. Ihre richtige Auswahl und Installation beeinflussen direkt die Sicherheit und Stabilität des gesamten Stromnetzes. Mit dem Fortschritt der Smart-Grid-Technologie werden elektronische AIS-Spannungswandler zunehmend zur bevorzugten Wahl. Sie bieten viele intelligente Funktionen, erfordern aber höhere Anforderungen an die Installation und Wartung.

1. Schlüsselfaktoren bei der Auswahl eines AIS-Spannungswandlers

Beginnen wir mit der Funktion und Anwendung — dies ist die wichtigste Überlegung bei der Auswahl eines Spannungswandlers.

• Schutzspannungswandler benötigen einen weiten Dynamikbereich. Normalerweise wählen wir die Genauigkeitsklasse 10P mit einer Nennleistung von etwa 5VA. Dies stellt sicher, dass auch unter ungewöhnlichen Bedingungen wie Kurzschlüssen ein genaues Signal übertragen wird.

• Messspannungswandler hingegen erfordern eine hohe Präzision. Wir gehen in der Regel auf Klasse 0.2S oder höher, mit einer Nennleistung von mindestens 10VA, um den Anforderungen der Energiemessung und Systemüberwachung gerecht zu werden.

Durch die Entwicklung von Smart Grids gewinnen elektronische Spannungswandler in 66kV-Außenanlagen an Beliebtheit, dank ihrer digitalen Ausgabefähigkeiten, insbesondere in Umgebungen, in denen die Integration in digitale Schutzeinrichtungen erforderlich ist.

Als nächstes betrachten wir das Spannungsniveau und den Strukturtyp. Bei 66kV, was in die mittlere Spannungskategorie (3kV–110kV) fällt, werden einphasige oder dreiphasige Strukturen häufig verwendet.

• Für einfache Hauptverkabelungssysteme funktionieren zwei einphasige Spannungswandler, die in Phasenspannung oder V/V-Anordnung verbunden sind, gut.

• In Umspannwerken, die Isolierungsüberwachung erfordern, ist es besser, entweder einen dreiphasigen fünfpoligen Spannungswandler mit drei Wicklungen oder drei einphasige Spannungswandler in Y/Y-Δ-Konfiguration zu verwenden. Diese Anordnung ermöglicht die Messung der Leitungsspannung und die Nullfolgenfilterung durch die offene Deltawicklung, was eine effektive Überwachung des Isolierzustands des Systems ermöglicht.

Dann gibt es die Isolierungstypen und die Wahl des Dielektrikums — ein wesentlicher Faktor für sichere Außenoperation. Traditionelle 66kV-Spannungswandler verwenden oft ölgefüllte oder gegossene Harzisolation, moderne AIS-Modelle bevorzugen jedoch gasisolierte Designs.

Laut der neuesten nationalen Norm GB/T 20840.11-2025 wird für Außenschaltanlagen-Spannungswandler ab 66kV eine SF₆/N₂-Gemischgasisolierung anstelle von reinem SF₆-Gas empfohlen. Warum? Weil reines SF₆ in kalten Umgebungen leicht verflüssigt, insbesondere bei Temperaturen unter -25°C. Das Gemischgas (normalerweise 20%–30% SF₆) löst dieses Problem und reduziert gleichzeitig Treibhausgasemissionen.

Gasisolierte Spannungswandler sollten Edelstahlgasbehälter mit Schweissnaht und Doppeldichtungsringstrukturen verwenden, um auch unter harschen Außenbedingungen eine gute Dichtheit zu gewährleisten. Berücksichtigen Sie auch die Umweltanpassungsfähigkeit des Isolationsmediums — wie Wetterbeständigkeit und Verschmutzungsfestigkeit — um verschiedene klimatische Bedingungen in verschiedenen Regionen zu bewältigen.

2. Technische Anforderungen an die Installation von AIS-Spannungswandlern

Nun kommen wir zur Installation — einem weiteren entscheidenden Schritt, der strikte Einhaltung technischer Standards erfordert.

Bei der Wahl des Installationsortes gibt es einige wichtige Punkte:

• Der Spannungswandler sollte zwischen dem Hochspannungsgerät-Ausgang und der Verteilungseinrichtung installiert werden, um eine genaue Spannungsmessung zu gewährleisten.

• Er sollte in der Nähe der Busleitung oder des Transformatorausgangs platziert werden, aber mindestens 1,5 Meter Abstand von Abschalteinrichtungen, Schaltgeräten usw. halten, um elektromagnetische Störungen und mechanische Vibrationen zu vermeiden.

• Die Installationshöhe sollte den Richtlinien des Umspannwerks folgen — normalerweise höher als umliegende Geräte, um Verunreinigungsaufbau zu reduzieren und eine gute Belüftung zu gewährleisten, um Überhitzung zu vermeiden, die die Isolierleistung verschlechtern könnte.

• Wenn mehrere Spannungswandler parallel betrieben werden, stellen Sie sicher, dass sie voneinander isoliert sind, um gegenseitige Störungen zu verhindern.

Als nächstes kommt die Erdungsanordnung, die für eine sichere Installation unerlässlich ist.

Das Erdungssystem für 66kV-Außenschaltanlagen-Spannungswandler muss dem Prinzip der „Einzelpunkt-Erdung“ folgen:

• Der Neutralpunkt der Primärwicklung muss zuverlässig geerdet sein — besonders in Sternschaltungen. Dies ist grundlegend, um Überspannungen zu vermeiden und die Systemsicherheit zu gewährleisten.

• Der Sekundärkreis muss nur an einem Punkt geerdet werden — normalerweise am Endblock im Steuerungsraum — um Zirkulationsströme oder falsche Auslöser durch Mehrfachpunkterdung zu vermeiden.

• Einer der Anschlüsse der Tertiärwicklung (offene Deltawicklung) muss ebenfalls an einem Punkt geerdet sein, und kein schaltbares Gerät sollte in die Erdungsleitung eingeschaltet werden.

Bei gasisolierten Spannungswandlern muss besondere Aufmerksamkeit auf die Erdungsanordnung der Explosionssicherheitsmembran gelegt werden. Verwenden Sie alterungsbeständige und korrosionsbeständige Materialien und stellen Sie eine solide Erdung sicher, um Schäden durch Wassersammelung oder Frosthebung zu vermeiden. Installieren Sie Regendeckel auf SF₆-Gasdichte-Relais und stellen Sie sicher, dass sie ohne Demontage justiert werden können, um die Betriebssicherheit zu verbessern.

Schließlich müssen die Auswahl und Installation der Sicherungen den Geräteparametern entsprechen.

• Die Primärseite eines 66kV-Außenschaltanlagen-Spannungswandlers sollte mit einem RW10-35/0.5-Tropfsicherung ausgestattet sein, mit einer Nennstromstärke von 0,5 A und einem Durchbruchvermögen von 1000 MVA. Dies schützt den Spannungswandler vor Kurzschlussströmen.

• Installieren Sie die Sicherung senkrecht oder waagerecht und stellen Sie sicher, dass der Sicherungsrohr fest mit dem Porzellanbuchse verbunden ist, um lose Kontakte zu vermeiden.

• Die Sekundärseitensicherungen sollten basierend auf der Lastimpedanz ausgewählt werden, normalerweise mit Standard-Sicherungen. Vermeiden Sie jedoch die Verbindung möglicher Unterbrechungspunkte (wie Isolatoren) im Sekundärkreis, um Spannungsrückkopplungen zu vermeiden, die Geräte beschädigen könnten.

Für elektronische AIS-Spannungswandler gelten zusätzliche Überlegungen, einschließlich Faseroptik-Schleifen-Schutz — wie Vibrationssicherheit und Feuchtigkeitsschutz — um die Signalgüte zu gewährleisten.

3. Standards für die Installation und Wartung von AIS-Spannungswandlern

Die Standardisierung der Installation und Wartung ist die Grundlage für eine sichere Betriebsführung.

Laut GB/T 20840.11-2025 müssen 66kV und darüber liegende AIS-Spannungswandler strenge Anforderungen an mechanische Festigkeit, Temperaturbeständigkeit und Dichtheit erfüllen. Während des Transports sollten 10g-Vibrationsmesser installiert werden. Für Chargen von mehr als 10 Einheiten sollten zwei pro Fahrzeug installiert werden; für weniger als 10 Einheiten einer. Bei Ankunft sollten die Vibrationsdaten überprüft werden. Wenn irgendein Sensor Werte über 10g aufzeichnet oder heruntergefallen ist, sollte die Einheit für eine interne Inspektion zurückgeschickt werden.

Für die Wartung ist regelmäßige präventive Prüfung entscheidend:

• Führen Sie Isolationswiderstandstests durch

• Führen Sie Teilentladungsmessungen durch

• Führen Sie Anregungskurventests durch

Dies stellt sicher, dass die Ausrüstung den Leistungsanforderungen entspricht. Für gasisolierte Spannungswandler sollten regelmäßig die Feuchtigkeitsgehalte des SF₆-Gases getestet und lebendige Leckagesuche durchgeführt werden. In manchen Fällen sollte der Prüfzyklus verkürzt werden.

Während des ersten Monats nach der Inbetriebnahme sollten lebendige Inspektionen durchgeführt werden. Danach vierteljährlich, um sicherzustellen, dass die Gasqualität den Standards entspricht.

Bei der Fehlerbehandlung sollten standardisierte Verfahren befolgt werden:

• Wenn eine Sicherung durchbrennt, überprüfen Sie zunächst die Sekundärseitensicherung. Brennt sie nach dem Austausch wieder durch, bedeutet dies, dass es einen schwerwiegenden Fehler im Sekundärkreis gibt — untersuchen Sie gründlich.

• Fällt der Gasdruck plötzlich, nehmen Sie die Einheit sofort aus dem Netz, um Leckagesuche und Reparatur durchzuführen, um den Betrieb zu vermeiden, der die Isolierung gefährdet.

4. Zusammenfassung

Zusammengefasst sind hier die wichtigsten Punkte, die bei der Auswahl und Installation von AIS-Spannungswandlern zu beachten sind:

• Funktion klar definieren: Schutztypen verwenden weite Klassen wie 5TPE; Messarten verwenden hochpräzise Klassen wie 0.2S; elektronische Typen sollten die Kompatibilität der digitalen Ausgabe berücksichtigen.

• Wählen Sie die geeignete Struktur basierend auf Spannungsniveau und Systemcharakteristiken — V/V oder dreiphasige fünfbeinige Kernkonfigurationen — und stellen Sie sicher, dass die Erdungsmethode des Neutralpunkts dem System entspricht.

• Wählen Sie geeignete Isolationsmedien basierend auf Umweltbedingungen. Für 66kV-Außensysteme sollte SF₆/N₂-Gemischgasisolierung priorisiert werden, um Verflüssigungsrisiken mit reinem SF₆ in kalten Klimazonen zu vermeiden.

• Installieren Sie in der Nähe der Hochspannungsgerät-Ausgänge, aber mindestens 1,5 Meter entfernt von Schaltern und Schaltgeräten, um Belüftung und mechanische Stabilität zu gewährleisten.

• Befolgen Sie die Regel der „Einzelpunkt-Erdung“ für Primär-, Sekundär- und Tertiärwicklungen, um Zirkulationsströme zu vermeiden.

• Passen Sie Sicherungen an Gerätespezifikationen an: RW10-35/0.5 für die Primärseite, Standard-Sicherungen für die Sekundärseite und stellen Sie eine sichere Installation sicher.

Mit der ständigen Weiterentwicklung der Technologie entwickeln sich auch AIS-Spannungswandler. Verbesserungen in der Gasisolierung, Reife der elektronischen Sensortechnologien und die Einführung intelligenter Überwachungssysteme tragen alle dazu bei, sicherere, zuverlässigere und effizientere Lösungen für 66kV-Außenschaltanlagen bereitzustellen.

In Zukunft werden neue Materialien und Fertigungsprozesse die Leistung dieser Spannungswandler weiter verbessern, sie umweltanpassungsfähiger und intelligenter machen. Mit zunehmend strenger werdender Umweltvorschriften werden gemischgasisolierende und niedrigenergie-passive Spannungswandler weiter verbreitet, was die Energiewirtschaft in Richtung grünere und nachhaltigere Entwicklung drängt.

Ich hoffe, dieser Artikel hilft Ihnen, die Grundlagen der Auswahl und Installation von AIS-Spannungswandlern besser zu verstehen. Wenn Sie Fragen haben oder Ihre eigenen Erfahrungen teilen möchten, lassen Sie gerne einen Kommentar da oder senden Sie mir eine Nachricht. Lernen wir gemeinsam und wachsen wir gemeinsam!

— James