Was sollte bei der Auswahl eines Stromwandlers für einen 10kV-Stationstransformatorkreis beachtet werden

Praxiserfahrungen eines Elektroingenieurs im Feld
Von James, 10 Jahre in der Elektroindustrie

Hallo zusammen, ich bin James, und ich arbeite seit 10 Jahren in der Elektroindustrie.

Von der frühen Beteiligung an der Umspannwerksplanung und Ausrüstungsauswahl bis hin zur späteren Leitung der Inbetriebnahme von Schutz- und Automatisierungssystemen für gesamte Projekte war einer der am häufigsten verwendeten Geräte in meiner Arbeit der Stromwandler (CT).

Kürzlich fragte mich ein Freund, der gerade erst anfängt:

“Worauf sollte ich bei der Auswahl von Stromwandlern für 10kV-Stationstransformator-Schaltkreise achten?”

Gute Frage! Viele denken, die Wahl eines CTs sei nur eine Frage des Nennstromverhältnisses — aber um wirklich den Bedürfnissen eines Schaltkreises gerecht zu werden, müssen Sie mehrere Faktoren berücksichtigen.

Heute werde ich Ihnen auf einfache Weise — basierend auf meiner praktischen Erfahrung in den letzten Jahren — erläutern, welche wesentlichen Punkte bei der Auswahl von CTs für 10kV-Stationstransformator-Schaltkreise zu beachten sind, was jedes Parameter bedeutet und wie man die richtige Wahl trifft.

Keine komplizierten Fachbegriffe, keine endlosen Normen — nur praktisches Wissen, das Sie im echten Leben anwenden können.

1. Warum ist es wichtig, CTs für Stationstransformator-Schaltkreise sorgfältig auszuwählen?

Obwohl der Stationsdiensttransformator nicht der Hauptleistungstransformator ist, spielt er eine entscheidende Rolle bei der Versorgung mit internem Strom innerhalb eines Umspannwerks — einschließlich Steuerungsstrom, Beleuchtung, Wartungsstrom und UPS-Systeme.

Wenn der Stationsdiensttransformator ausfällt oder sein Schutz versagt, könnte dies führen zu:

• Verlust des Steuerungsstroms;

• DC-System verliert die Ladekapazität;

• Das gesamte Umspannwerk bricht zusammen.

Da der Stromwandler das Kernkomponent für Schutz und Messung ist, beeinflusst seine Auswahl direkt, ob der Schutz zuverlässig und die Messungen genau sind.

Daher gilt: Die richtige CT-Auswahl = Sicherheit + Zuverlässigkeit + Kosteneffizienz.

2. Sechs wesentliche Punkte bei der Auswahl von CTs für 10kV-Stationstransformator-Schaltkreise

Basierend auf meinen 10 Jahren Praxiserfahrung und Projektpraxis sind die sechs wichtigsten Überlegungen:

Punkt 1: Nennprimär- und Sekundärstrom

Zweck: Stellen Sie sicher, dass der CT normal arbeitet und die Anforderungen an die Schutzempfindlichkeit erfüllt.

Dies ist der grundlegendste und wichtigste Parameter.

Gängige Kombinationen:

• Primärstrom: 50A, 75A, 100A, 150A (abhängig von der Kapazität des Stationsdiensttransformators)

• Sekundärstrom: 5A oder 0,5A (die meisten modernen Schutzgeräte verwenden 0,5A)

Mein Rat:

• Wählen Sie in der Regel den Primärstrom als 1,2~1,5 mal den Nennstrom des Stationsdiensttransformators;

• Für mikroprozessorbasierte Schutzsysteme bevorzugen Sie eine 0,5A-Ausgabe, um die sekundäre Last zu reduzieren;

• Vermeiden Sie die Auswahl eines zu hohen Nennwerts — andernfalls kann die Genauigkeit bei niedrigen Strömen schlecht sein und die Schutzleistung beeinträchtigen.

Punkt 2: Genauigkeitsklasse, die der Anwendung entspricht

Zweck: Stellen Sie sicher, dass verschiedene Funktionen (wie Schutz, Messung, Zähler) genaue Signale erhalten.

Verschiedene Anwendungen erfordern unterschiedliche Genauigkeitsstufen.

Gängige Klassen:

• Messwicklung: Klasse 0,5

• Zählerwicklung: Klasse 0,2S

• Schutzwicklung: 5P10, 5P20, 10P10, usw.

Meine Erfahrung:

• Stationstransformator-Schaltkreise erfordern in der Regel keine hohe Präzision für Zähler, es sei denn, es gibt Abrechnungen;

• Schutzwicklungen müssen bei Kurzschlüssen linear bleiben;

• Mehrwickel-CTs bieten mehr Flexibilität und sind empfohlen.

Punkt 3: Nennausgangskapazität (VA-Wert)

Zweck: Stellen Sie sicher, dass der CT die angeschlossenen Messgeräte oder Schutzgeräte antreiben kann.

Eine unzureichende Kapazität kann zu Spannungsabfall führen, was die Messgenauigkeit oder den Schutzbetrieb beeinträchtigt.

Berechnungsformel:

Gesamtlast = Kabelimpedanz + Eingangs-Impedanz des Instruments/Schutzgeräts

Mein Rat:

• Wählen Sie in der Regel zwischen 10–30 VA;

• Mikroprozessorbasierte Schutzgeräte verbrauchen weniger Energie — geringere Kapazität akzeptabel;

• Wenn das sekundäre Kabel lang ist (z.B. über 50 Meter), erhöhen Sie die Kapazität angemessen;

• Wählen Sie nicht blind eine hohe Kapazität — vermeiden Sie die Sättigung des Kerns.

Punkt 4: Thermische und dynamische Stabilitätsprüfung

Zweck: Stellen Sie sicher, dass der CT Kurzschlussströme ohne Schaden überstehen kann.

In 10kV-Systemen können Kurzschlussströme Tausende von Ampere erreichen.

Wie es geht:

• Überprüfen Sie den maximalen Kurzschlussstrom (Ik);

• Überprüfen Sie den thermischen Stabilitätsstrom (It) und den dynamischen Stabilitätsstrom (Idyn) des CTs;

• Im Allgemeinen gilt: It ≥ Ik (für 1 Sekunde), Idyn ≥ 2,5 × Ik

Realfall: Einmal explodierte ein CT nach einem Kurzschluss — herausstellte sich, dass der dynamische Stabilitätsstrom den Systemanforderungen nicht entsprach. Der Austausch gegen einen CT mit höherer Auslegung löste das Problem.

Punkt 5: Installationsmethode und Bauart

Zweck: Stellen Sie sicher, dass der CT einfach zu installieren und zu warten ist und in den verfügbaren Raum passt.

Gängige CT-Typen sind:

• Spulenbauart (häufig in Schaltanlagen)

• Ständerbauart (geeignet für den Outdoor-Einsatz)

• Isolatorkörperbauart (oft an Transformatoren verwendet)

Mein Rat:

• In 10kV-Schaltanlagen sind Spulen-CTs am gebräuchlichsten;

• Stellen Sie sicher, dass der Leiterquerschnitt dem Durchmesser des Spulenlochs entspricht;

• Für enge Räume sollten Sie Split-Core-CTs in Betracht ziehen, um die Installation und Entfernung zu erleichtern;

• In feuchten oder korrosiven Umgebungen sollten Sie feuchtigkeitsbeständige oder korrosionsbeständige Modelle wählen.

Punkt 6: Polarität und Verdrahtungsmethode

Zweck: Stellen Sie sicher, dass die Signalrichtung zu den Schutzrelais und Instrumenten korrekt ist, um Fehlbeurteilungen zu vermeiden.

Falsche Polarität kann zu Folgendem führen:

• Fehlfunktion oder Ausfall des Schutzes;

• Falsche Beurteilung der Stromflussrichtung;

• Falsche Alarme in Differenzialschutz.

Meine Erfahrung:

• Alle CTs sollten die Polarisationsanschlüsse (P1, P2) klar kennzeichnen;

• Verwenden Sie konsequent die subtraktive Polaritätsverbindung;

• Führen Sie immer eine Polaritätstestung durch, nach der Installation oder Wartung;

• Verwenden Sie einen speziellen Polaritätstester oder DC-Methode zur Überprüfung.

3. Andere praktische Tipps

Neben den sechs wesentlichen Punkten oben sind hier einige weitere wichtige Hinweise:

Mehrwickel-Konfiguration：

• Separate Wicklungen für Schutz, Messung und Zähler, um Störungen zu vermeiden;

• Reservieren Sie Ersatzwicklungen für zukünftige Erweiterungen.

Anregungseigenschaften：

• Insbesondere für Schutzwicklungen verbessern gute Anregungseigenschaften die Schutzzuverlässigkeit;

• Falls möglich, führen Sie einen Anregungskurventest durch, um die Kernleistung zu bestätigen.

Auswahlbeispiel für einen 50kVA-Stationstransformator

4. Meine abschließenden Empfehlungen

Als jemand mit 10 Jahren Praxiserfahrung möchte ich alle Fachleute daran erinnern:

“Schauen Sie nicht nur auf die Modellnummer — berücksichtigen Sie beim CT-Auswahl stets den tatsächlichen Schaltkreis, die Schutzkonfiguration und die Installationsumgebung.”

Besonders in scheinbar "einfachen" 10kV-Stationstransformator-Schaltkreisen kann eine unangemessene Auswahl oft zu ernsten Konsequenzen führen.

Hier sind meine Empfehlungen für verschiedene Rollen:

Für Wartungspersonal:

• Lernen Sie, CT-Kennschildinformationen zu lesen;

• Verstehen Sie die Bedeutung der grundlegenden Parameter;

• Seien Sie vertraut mit Polaritätstestmethoden;

• Melden Sie Unregelmäßigkeiten sofort.

Für technisches Personal:

• Beherrschen Sie Berechnungsmethoden für die CT-Auswahl;

• Verstehen Sie die Eigenschaften von Schutzwicklungen;

• Wissen Sie, wie Sie Kurzschlussparameter interpretieren;

• Seien Sie in der Lage, Anregungskurven zu analysieren.

Für Manager oder Beschaffungsteams:

• Definieren Sie technische Spezifikationen klar;

• Wählen Sie renommierte Hersteller mit stabiler Qualität;

• Fordern Sie vollständige Testberichte von Lieferanten an;

• Halten Sie Ausrüstungsdatensätze für Rückverfolgbarkeit.

5. Abschlussgedanken

Stromwandler mögen klein aussehen, aber sie sind die Augen und Ohren des gesamten Energiesystems.

Es geht nicht nur darum, den Strom zu reduzieren — sie sind die Grundlage für den Schutz, die Basis für die Messung und die Garantie für Sicherheit.

Nach 10 Jahren in der Elektrobranche sage ich oft:

“Details bestimmen Erfolg oder Misserfolg, und die richtige Auswahl garantiert Sicherheit.”

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, CTs auszuwählen, häufige Schutzfehlfunktionen zu beheben oder unsicher sind, ob Ihre Parameter geeignet sind, zögern Sie nicht, sich an mich zu wenden — ich freue mich, Ihnen mehr praktische Erfahrungen und Lösungen zu teilen.

Möge jeder Stromwandler stabil und sicher arbeiten, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit unseres Stromnetzes zu gewährleisten!

— James