AIS CT Kostenoptimierung Entwurfskonzept: Eine kosteneffiziente Lösung für kleine und mittlere Umspannwerke

Bei der Errichtung kleiner und mittlerer Umspannwerke, insbesondere in kostensensiblen Szenarien wie dem Ausbau ländlicher Stromnetze und verteilten photovoltaischen Spannungserhöhungsstationen, ist die Kontrolle der Anschaffungskosten für Ausrüstungen entscheidend. Der Stromwandler (CT), als wichtiges Mess- und Schutzbauteil in luftisolierten Schaltanlagen (AIS), bietet durch kostengünstige Designoptimierung erhebliche wirtschaftliche Vorteile. Diese Lösung erreicht eine substantielle Reduzierung der Herstellungskosten des CTs durch systematische Innovation, während sie die Kernleistungsstandards (Genauigkeitsklasse 0,5, Schutzklasse P) garantiert.

​Kernoptimierungsstrategien​

1. ​Materialkostensenkungstechnik: Stufenlaminierte Kern-Technologie​
• ​Innovation:​​ Verlässt sich von dem traditionellen Einmaterial-Kern-Design und setzt eine stufenartige Laminiertechnik ein. Im zentralen Bereich des Kerns, wo die magnetische Flussdichte hoch und die Messgenauigkeit entscheidend ist, wird Hochleistungssiliziumstahlblech DQ151-30 (geringe Verluste, hohe Permeabilität) verwendet. In den peripheren Bereichen, wo die magnetische Flussdichte relativ niedriger ist, wird kostengünstiges herkömmliches Siliziumstahlblech DR510-50 eingesetzt.
• ​Vorteil:​​ Maximiert die Materialnutzung. Erhält eine hohe Messgenauigkeit im kritischen Kernbereich und reduziert gleichzeitig die Kosten in den peripheren Bereichen signifikant. Es wird eine direkte Kostensenkung von 22% bei den Kernmaterialkosten erzielt, wobei die Gesamtgenauigkeit konstant die Anforderungen der Genauigkeitsklasse 0,5 erfüllt. Dieser Prozessbruch löst den Konflikt zwischen Kostensenkung und Genauigkeitsbewahrung.
2. ​Topologie-Innovation: Ein-Kern-Mehrere-Anschlüsse-CT​
• ​Innovation:​​ Revolutioniert die übliche Praxis, dass ein Kern einem Genauigkeits-/Schutzwicklungsverhältnis entspricht, indem ein integriertes "Ein-Kern-Mehrere-Anschlüsse"-Design entwickelt wird. Durch präzise Aufteilung des Magnetkreises innerhalb eines einzigen Kerns können mehrere unabhängige Wicklungs-Funktionen gleichzeitig erreicht werden (z.B. Klasse 0,2S (hohe Präzisionsmessung) / Klasse 0,5S (Messung) / Klasse 5P20 (Schutz)).
• ​Vorteil:​​ Diese Struktur reduziert drastisch die Anzahl der benötigten Kerne im Vergleich zu traditionellen Designs. Tests bestätigen eine Reduzierung des gesamten Kernvolumens um etwa 40% bei vergleichbaren Funktionskonfigurationen. Dies senkt nicht nur die Rohstoffkosten, sondern verringert auch die Gesamtgröße des Produkts, was es besser an die kompakten Raumbedingungen von AIS-Schränken in kleinen und mittleren Umspannwerken anpasst.
3. ​Automatisierter Produktionsprozess: Robotergesteuerte Präzisionsumwicklung​
• ​Innovation:​​ Setzt vollständig hochpräzise sechsachsige Industrieroboter zur Ersetzung manueller Operationen in der kritischen Spulenwicklungsphase ein.
• ​Vorteil:​​ Die Positionsgenauigkeit der Roboter-Wicklung liegt innerhalb einer Toleranz von ±0,05 mm. Die hervorragende Konsistenz und Stabilität führen dazu, dass die Fehlerrate von 3% (bei traditionellen Prozessen) auf unter 0,2% sinkt. Diese erhebliche Verbesserung der Ausbeute reduziert direkt Qualitätsverluste und Nachbearbeitungskosten und gewährleistet effiziente und stabile Massenproduktion.

​Gesamtvorteile und Anwendungsszenarien​

• ​Signifikante Kosteneffektivität:​​ Durch die synergistische Wirkung von Material-, Struktur- und Prozessinnovationen erreicht diese Lösung im Vergleich zu traditionellen Schemata eine Gesamtherstellkostenreduktion von 35% für AIS-CTs. Diese erhebliche Reduzierung bietet starken Rückhalt für die Optimierung der Gesamtausrüstungskosten des Projekts (Balance of Plant - BOP).
• ​Leistungsgarantie:​​ Alle Optimierungen werden rigoros umgesetzt, wobei die Kernleistungsindikatoren (Genauigkeitsklasse 0,5, Schutzklasse P) streng gewährleistet bleiben und den relevanten IEC/GB-Standards entsprechen.
• ​Kernanwendungsszenarien:​​
• ​Ausbau-Projekte ländlicher Netze:​​ Sehr kostensensibel, wobei diese Lösung die Investitionen in den Bau von Verteilungsautomatisierung effektiv reduzieren kann.
• ​Verteilte Photovoltaik (PV)-Spannungserhöhungsstationen:​​ Kleine und mittlere Kapazitäts-PV-Projekte sind in der Regel klein und haben lange Amortisationszeiträume, was eine dringende Nachfrage nach kostengünstiger Ausrüstung schafft.
• ​Kompakte Nutzer-Umspannwerke / Vorfabrizierte Umspannwerke:​​ Fordern hohe Standards sowohl für den Fußeindruck der Ausrüstung als auch für die Kosten.
• ​Weitere kleine/mittlere AIS-Umspannwerke mit strengen Kostensparmaßnahmen.​