Was sind die Ursachen für Spannungswandlerstörungen und Gegenmaßnahmen bei Störungen?

Als Frontline-Wartungstechniker arbeite ich täglich mit Stromwandlern (CTs). CTs wandeln hohe Primärströme in niedrige Sekundärströme für Unterstation-/Leitungsschutz und -messung um und arbeiten langfristig in Serie. Allerdings sind sie anfällig für Störungen durch externe (ungleichmäßige Lasten, falsche Verkabelung usw.) und interne (Isolierungsdefekte) Probleme. Diese Störungen, wie offene Sekundärschaltkreise oder Isolierbrüche, beeinträchtigen die Messgenauigkeit, den Schutzbetrieb und die Netzstabilität. Im Folgenden teile ich Einblicke aus der praktischen Erfahrung.

1. CT-Struktur (Wartungssicht)

Ein CT besteht aus Primär- und Sekundärwicklungen, einem Kern und Isolation (ölgetränkt, SF6, fest). Die Primärwicklung ist in Serie mit dem Schaltkreis verbunden, die Sekundärwicklung mit Instrumenten/Relais. Wichtig: Weniger Windungen auf der Primärseite, mehr auf der Sekundärseite, und nahezu kurzgeschlossener Normalbetrieb. Kritisch: Der Sekundärschaltkreis darf niemals geöffnet werden; er muss sicher geerdet sein (Ich habe gefährliche Lichtbögen bei offenen Schaltkreisen gesehen).

2. Funktion & Prinzip (Praktisch)

CTs reduzieren große Ströme für sichere Schutz- und Messanwendungen durch elektromagnetische Induktion und isolieren hohe Spannungen. Bei Kalibrierungen überprüfe ich das Verhältnis von Primär- zu Sekundärstrom, um CTs zu verifizieren.

3. Leistungs-Klassifizierung
(1) Optische CTs (OTA)

Basierend auf dem Faraday-Magneto-Optik-Effekt, verwendet in Netzerprobungen. Temperatur-sensitiv, aber gut für starke Magnetfelder geeignet.

(2) Niedrigleistung-CTs

Mit mikrokristallinen Legierungskernen bieten sie weite lineare Bereiche, geringe Verluste und hohe Präzision für große Ströme – ideal für industrielle Messungen.

(3) Luftspulen-CTs

Ohne Eisenkern, um magnetische Sättigung zu vermeiden. Beliebt in Relaisschutzanwendungen wegen starker Störfestigkeit, geeignet für komplexe Umgebungen.

4. Störungsursachen (Felderfahrung)
(1) Isolierthermischer Bruch

Hochspannungs-CTs erzeugen Wärme/dielektrische Verluste. Defekte Isolierung (z.B. ungleichmäßige Wicklung) führt zu Überhitzung und Bruch – häufig in älteren Geräten.

(2) Teilentladung

Die normale Kapazität eines CTs verteilt sich gleichmäßig, jedoch führen mangelhafte Herstellung/Struktur (z.B. fehlgestellte Schirme) zu lokalen Hochfeldern. Unbehandelte Entladungen führen zu Kondensatorausfällen.

(3) Zu hohe Sekundärbelastung

Schwere Belastungen in 220 kV-Systemen erhöhen Spannung und Strom im Sekundärkreis, was zu Fehlern führt. Störungen können Kerne sättigen und Relais fehlfunktionieren lassen. Offene Sekundärschaltkreise (z.B. lose Drähte) erzeugen hohe Spannungen – riskant!

5. Störungsbehebung
(1) Befolgen Sie Betriebsvorschriften

• Verkabelung: Schalten Sie Schaltkreise, Wicklungen und Instrumente strikt in Serie; verwenden Sie korrekte Konfigurationen (Einspeisung, Sternschaltung).

• Fehlerkompensation: Fügen Sie Wicklungen/Kerne hinzu, um Fehler über Kapazität/Induktivität zu korrigieren.

• Kalibrierung: Führen Sie nach der Installation/Wartung Demagnetisierungs- und Polaritätstests durch.

(2) Notfallbehandlung (Sicherheit geht vor)

• Strom abschalten: Schalten Sie sofort den Strom ab, um Sicherheit zu gewährleisten.

• Überprüfen des Sekundärschaltkreises: Prüfen Sie auf offene Schaltkreise, minimieren Sie den Primärstrom, verwenden Sie Isoliergeräte und folgen Sie den Diagrammen.

Bei offenen Sekundärschaltkreisen:

• Auswirkungen einschätzen: Identifizieren Sie betroffene Schaltkreise, melden Sie an die Leitstelle.

• Last reduzieren/isolieren: Transferieren Sie Lasten und deaktivieren Sie, wenn beschädigt.

• Sekundär kurzschließen: Verwenden Sie zugelassene Materialien; Funken bedeuten Störungen nach unten, keine Funken bedeuten Störungen nach oben.

(3) Erkennungstechniken

• Isolierprüfung: Messen Sie die dielektrischen Verluste, die Kapazität, um Defekte zu erkennen – gut für Alterungsabschätzungen.

• Infrarot-Thermografie: Mein wichtigstes Werkzeug! Erkennt lockere Verbindungen/thermische Probleme schnell.

Zusammenfassung

CTs sind entscheidend für die Netzverlässlichkeit. Das Beherrschen ihrer Struktur, Prinzipien und Störungsbehandlung gewährleistet Stabilität. Durch das Befolgen von Richtlinien, die Verwendung von Erkennungsinstrumenten und das Handeln in Notfällen werden Ausfälle minimiert – ein sichereres Netz wird gesichert.