Welche Anwendungs- und Verbesserungsmöglichkeiten bieten Transformatoren in elektrischen Netzen

Als Frontline-Mitarbeiter im Bereich der Betriebs- und Instandhaltung von Stromsystemen arbeite ich täglich mit Stromwandler (CTs). Ich habe die Verbreitung neuer photoelektrischer CTs erlebt und viele Störungen behoben, wodurch ich praktische Einblicke in ihre Anwendung und Testverbesserungen gewonnen habe. Im Folgenden teile ich meine Erfahrungen mit neuen CTs in Stromsystemen, mit dem Ziel, eine Balance zwischen Fachwissen und Praxis herzustellen.

1. Anwendung neuer CTs in Stromsystemen
1.1 CTs in Stromsystemen

Die meisten neuen CTs sind photoelektrisch und werden in eisenkernige und kernlose Typen unterteilt. Eisenkernige CTs neigen zwar zu Leckströmen, elektromagnetischer Sättigung und Hysterese in komplexen Umgebungen (z.B. bei hohen Temperaturen, starken Magnetfeldern) und haben begrenzte Präzision des Sensormaterials (anfällig für nichtlineare Veränderungen unter extremen Bedingungen), sind aber dennoch anpassungsfähig an moderne Hochspannungs- und Großanlagen-Netze. Durch die Ausnutzung der Isolationsvorteile von Faseroptik-Sensormaterialien ermöglichen sie die Lichtübertragung über Faseroptik und vermeiden häufige Probleme herkömmlicher CTs – daher ihre weite Verwendung in UHV-Übertragungsleitungen.

In der Praxis habe ich gesehen, dass herkömmliche CTs bei starker elektromagnetischer Störung unregelmäßige Daten liefern, während photoelektrische CTs Stabilität wiederherstellen – dies unterstreicht den praktischen Wert der neuen CTs.

1.2 Schutz großer Generatoren

Große Generatoreinheiten (z.B. Generatoren, Haupttransformator) erfordern hohe Transientenleistung von CTs. Früher geplagt durch transiente Sättigung und Remanenz, lösen neue CTs nun diese Probleme. Besonders 500kV "eisenkernig mit Luftspalt" CTs bieten hohe Erregerspannung und bieten stabilen Schutz für die Einheiten, verhindern transiente Sättigung und Remanenz.

Beispielsweise sorgen die TPY-Stufen-CTs von Huayi Electric Power für 300–600MW-Einheiten, ausgewählt aufgrund ihrer transienten Eigenschaften und Remanenzbegrenzung, dafür, dass "keine Fehlfunktionen außerhalb des Schutzbereichs und korrekte Abschaltung innerhalb" gewährleistet wird. Während der Inbetriebnahme des Einheitenschutzes unterdrücken diese CTs zuverlässig nichtperiodische Kurzschlussstromkomponenten und vermeiden so Fehlfunktionen des Schutzes.

1.3 Automatischer Relaisschutz

Der Relaisschutz fungiert als der "Notarzt" des Stromnetzes, wobei CTs als sein "Stethoskop" dienen. Mit dem Fortschritt der Netzautomatisierung muss sich auch der Relaisschutz weiterentwickeln – die automatische Anpassungsfähigkeit der CTs beeinflusst direkt die Intelligenz des Systems.

Bei Störungen müssen CTs schnell Ströme an die Schutzgeräte übertragen, um eine genaue Fehlerisolierung zu ermöglichen. Neue CTs bieten schnellere Reaktionszeit und Genauigkeit, was den Anforderungen intelligenter Netze entspricht – kritisch für die Stromautomatisierung.

2. Verbesserungen der CT-Tests (Frontline-Lösungen)

Mit CT-Spezifikationen von 20A–720A hat unser Team ein verbessertes Testschema entwickelt, um Prozesse zu standardisieren, menschliche Fehler zu reduzieren und die Vorbereitung zu vereinfachen.

2.1 Testschema-Design

Fokussiert auf "Integration + Präzision" verwenden wir eine dedizierte Einkreisstromquelle für die getesteten CT-Phasen, schalten die Strombereiche über eine Umrichterstation, überwachen die Eingabe mit einem Standardmesser (A1) und integrieren Phasenwinkel-Messung, Standard-CTs, Umrichterstationen und Messgeräte in einen Prüfstand – um die Tests zu vereinfachen.

(1) Auswahl der Stromquelle

Wir lassen unsicherheitsvolle Generator-Signalquellen fallen und nutzen eine hochwertige Mittelfrequenz-Stromversorgung in Kombination mit einem Autotransformator und einem Stromverstärker, um eine konstante Stromquelle (0–800A-Ausgabe) zu erstellen, die alle AC-CT-Tests abdeckt und Schwankungen des Primärstroms behebt.

(2) Testlinien-Prinzip

Der geschlossene Kreis "Autotransformator → Stromverstärker → Standard-CT → getesteter CT → Mittelfrequenz-Stromversorgung" arbeitet bei etwa 120V (Mittelfrequenz-Ausgabe). Die Stromregelung erfolgt über den Autotransformator (festes Verhältnis des Stromverstärkers). Um Schwankungen zu minimieren, wird die Ausgabe des Stromverstärkers mit einer Kupferbusleitung kurzgeschlossen (verkürzt, um weniger Wärme zu erzeugen, den Strom stabil zu halten und Energie zu sparen).

Durch das Passieren des gleichen Stroms durch alle drei Phasen des getesteten CTs werden Spannungsunterschiede zwischen den Phasen reduziert und die Testeffizienz gesteigert – bewiesen in Serientests.

3. Schlussfolgerung (Frontline-Einsichten)

Die Diagnose von CT-Fehlern ist entscheidend und systematisch. Als Frontline-Mitarbeiter ist es wesentlich, die Prinzipien der CTs zu beherrschen und die Protokolle zu befolgen – Sicherheit geht vor! Bevor man mit der Diagnose oder der Behebung von Fehlern beginnt, sollte immer der Strom abgestellt werden, um Risiken zu vermeiden.

Neue CTs verbessern die Betriebs- und Instandhaltung von Stromnetzen, aber das Wissen über Tests und Diagnosen muss Schritt halten. Das Verständnis der Anwendungsszenarien und die Umsetzung von Testverbesserungen stellen sicher, dass CTs als "treue Wächter" des Stromnetzes dienen.