Verstärkter Wächter: Die CIT-Lösung für unverzichtbare Zuverlässigkeit und Sicherheit in Umspannwerken

Kernproblem

Traditionelle ITs stellen kritische Einzelpunkte des Versagens dar. Kernstörungen aufgrund von Überlast, thermischem Stress oder internen Fehlern führen zu ungenauen Mess- und Schutzsignalen oder zum vollständigen Datenverlust. Transiente Überspannungen stellen insbesondere CITs aufgrund der kombinierten Spannungs- und Stromnähe herausfordernd. Diese Schwachstellen gefährden die Netzstabilität und die Sicherheit des Personals.

Die verstärkte CIT-Lösung

Diese Lösung übersteigt die grundlegende Kombination, indem sie Schichten der Zuverlässigkeits- und Sicherheitsingenieurwesen einbettet:

1. ​Aktive Redundanz:​​
• ​Mehrere unabhängige Kerne:​​ Integriert ​**≥2 funktional isolierte Strommesskerne​ und ​≥2 unabhängige Spannungsmesskerne**​ innerhalb der einheitlichen Gehäuseeinheit.
• ​Fehlerbetriebliches Prinzip:​​ Die sekundäre Signalverarbeitung überwacht kontinuierlich alle Kerne durch Kreuzvergleich und vordefinierte Schwellwerte. Bei der Erkennung einer Anomalie in einem einzelnen Kern (Strom oder Spannung) schaltet das System sofort und nahtlos auf einen gesunden redundanten Kern um, ohne das Ausgangssignal zu stören oder einen Schaltvorgang auszulösen. Die Hauptfunktionen bleiben vollständig betriebsfähig.
2. ​Proaktive Zustandsüberwachung:​​
• ​Selbst-Diagnose pro Kern:​​ Jeder Messkern (Strom & Spannung) verfügt über eingebettete Sensoren und Algorithmen, die kontinuierlich seine eigenen Gesundheitsparameter überwachen:
• ​Temperaturen (intern/umgebend):​​ Kontinuierliche Überwachung mittels eingebetteter Sonden.
• ​Signaleigenschaften:​​ Kernsättigungsindikatoren, Harmonische Verzerrungsprüfungen, Phasenverschiebungen.
• ​Isolationswiderstand:​​ Regelmäßige Prüfungen auf Degradierungstrends.
• ​Erweiterte Algorithmen:​​ Diagnosedaten werden mit AI/ML-Algorithmen verarbeitet, um die Kerndegradierung vorherzusagen und transiente Störungen von dauerhaften Fehlern zu unterscheiden.
3. ​Aktive Temperaturkompensation (ATC):​​
• ​Echtzeitgenauigkeitserhaltung:​​ Eingebaute Hochpräzisionstemperatursensoren liefern Daten an Kompensierungsalgorithmen, die in der sekundären Elektronik integriert sind.
• ​Kontinuierliche Kalibrierung:​​ ATC passt dynamisch den Verstärkungsfaktor und den Phasenwinkel der Ausgänge von allen Kernen (primär und redundant) an, neutralisiert thermische Driftfehler im gesamten Betriebstemperaturbereich (-40°C bis +70°C). Garantiert eine konstante Genauigkeit unabhängig von Umgebungs- oder Lastbedingungen.
4. ​Erhöhte mechanische und elektrische Widerstandsfähigkeit:​​
• ​Fehlersicherer physischer Entwurf:​​ Verwendet robuste Materialien und eine mechanische Anordnung, bei der die Integrität des kritischen Pfades (z.B. Trägerstruktur, Primärleiteranschluss) auch unter erheblichem Stress oder lokalem internen Komponentenversagen (z.B. ein fehlender Kernmodul beeinträchtigt nicht die gesamte mechanische Stabilität) gewahrt bleibt.
• ​Integrierte Überspannungsschutz:​​ Hochenergie-Metalloxidvaristoren (MOV)-basierte Überspannungsschützer sind innerhalb des CIT-Gehäuses integriert, strategisch an den Spannungsterminals und Steuerkabel-Eingangspunkten positioniert. Katastrophale Spannungsspitzen (z.B. Blitzschlag, Schaltüberspannungen) werden unterdrückt, bevor sie interne Kerne oder Elektronik beschädigen können.
• ​Optimierte Kriech- und Abstandsweiten:​​ Der interne Design und das externe Isolationsprofil beinhalten speziell verlängerte Kriechweiten und erhöhte Phasen-zu-Phasen/Phasen-zu-Erde-Abstände. Dies berücksichtigt die kombinierten elektromagnetischen Belastungen, die dem CIT eigentümlich sind, und verhindert Oberflächenleitersprüche, insbesondere unter Verschmutzung (Staub, Feuchtigkeit, Salz) oder hoher Luftfeuchtigkeit.

Tangible Zuverlässigkeits- und Sicherheitsvorteile

• ​Dramatisch reduzierte gezwungene Ausfälle:​​ Redundante Kerne stellen eine kontinuierliche Signalverfügbarkeit sicher. Kernausfälle wechseln von einem kritischen Ereignis zu einem überwachten Wartungsauslöser.
• ​Predictive Maintenance-Fähigkeit:​​ Selbst-Diagnosen liefern handlungsrelevante Gesundheitsdaten, die geplante Wartung vor dem Auftreten eines Ausfalls ermöglichen, Ressourcenallokation und Vermögenswertlebensdauer verbessern.
• ​Absolute Signalechtheit unter thermischem Stress:​​ ATC beseitigt thermisch induzierte Messfehler und garantiert die Schutzgenauigkeit und die Gültigkeit der Messwerte in wechselnden Umgebungen.
• ​Robustheit gegen Transienten:​​ Integrierte MOVs verringern erheblich das Risiko von Überspannungsschäden am CIT selbst und an nachgeschalteten Relais- und Schutzausrüstungen.
• ​Erhöhte Personalsicherheit:​​ Beseitigt Gefahren durch offene CT-Schleifen oder ungehaltene Kernausfälle innerhalb der Einheit. Redundanz minimiert die Notwendigkeit für Notfallinterventionen. Verlängerte Kriechweiten verhindern Oberflächenleitersprüche.
• ​Unübertroffene Widerstandsfähigkeit:​​ Fehlersichere Mechanik in Kombination mit funktioneller Redundanz und Überspannungsschutz erstellen eine Sensoreinheit, die weitaus resistentere gegenüber internen Fehlern, externen elektrischen Belastungen und Umweltextremen als jede Standard-IT-Lösung ist.

Überblick über erweiterte Vorteile

Typischer Vergleich der Ausfallwahrscheinlichkeit: