stromwandler und strommessung

stromwandler und strommessung

Die Ströme im Spulenkreis sind von der Größenordnung einige hundert Ampere. Die Strommessung soll ein dem Augenblickswert des HF-Stroms proportionales Signal liefern. Diese Forderung scheidet alle Gleichrichter-, Thermokreuz- und ähnlichen Verfahren aus. Messungen mittels Bypass oder Spannungsmessung an einem bekannten ohm’schen Widerstand werden von dem bei 0,5 MHz bereits erheblichen induktiven Widerstand *) aller Teile des Leiterkreises gestört und würden aufwendige Kompensationsmaß- nahmen erfordern. So bietet sich als einfache Methode die Strommessung mit Stromwandler an, die zusätzlich noch eine Potentialtrennung zwischen HF-Kreis und Meßschaltung bewirkt.

Käufliche Stromwandler reichen bei 500 kHz bis maximal 140 A Stromamplitude bei 50% ED. Deshalb wurde ein Stromwandler für primär 1000 A ( peak) entwickelt mit einem Ubersetzungsverhältnis von 1:10’3 und einer Empfindlichkeit von 200 A (prim) / V ( sek).

Diese Empfindlichkeit erlaubt es, den nachfolgenden Symmetrieund Impedanzwandler gut auszusteuern. Der Wandler besteht aus 3 hintereinander geschalteten Ringkernen von Valvo aus Ferroxcube 3E1 von 36 mm a~, 23 mm i~ und 15mm Höhe (Kernfarbe grün). Die Bewicklung besteht aus je einer Primärwindung und 10 Windungen sekundär, auf dem direkt auf den HF-Leiter aufgeschobenen Kern aus Kupfervolldraht 4°, auf dem zweiten Kern 1,5°. Der Lastwiderstand am 3.Kern ist 5n,4W.

Die Aufteilung des Ubersetzungsverhältnisses auf 3 Stufen zu je 1:10 wird erzwungen durch die Spulenresonanz. Ferroxcube 3E1 hat eine sehr hohe Dielektrizitätskonstante, die für den verwendeten Kern bei 0,5 MHz zu einer Spulenkapazität von etwa 1pF!Windung führt. Bei 10 (20) Windungen liegt die Spulenresonanz bei etwa 2,5 (0,9) MHz. Eine Aufteilung des Ubersetzungsverhältnisses von 1:1000 auf zwei Kerne mit 31 und 32 Windunqen (exakte Ubersetzung 1:992) würde wegen der Resonanz zu viel zu hohen Stromablesungen führen. Dies wurde experimentell bestätigt.stromwandler und strommessung

Nicht nur das Ubertragungsverhältnis des Wandlers, auch die Phasenverschiebung des Signals, die im Idealfall weit unter der Resonanz 1800 zwischen Eingang und Ausgang beträgt, wird in der Nähe der Resonanz beeinflußt und vor allem stark frequenzabhängig IJ1J • Kleine Frequenzänderungen des Senders würden somit unkontrolliert die bei der Signalverarbeitung entstehende zusätzliche Phasenverschiebung 4lJ und damit , Gl. (8), verändern. Bei zehn Sekundärwindungen auf dem Kern ist der zusätzliche Phasenfehler dagegen< 10 pro Kern und praktisch frequenzunabhängig.

Es wurde überprüft, daß der Kern nicht in die Sättigung läuf~ vgl. z.B. [12J, [13J •

Eine Abschirmung des Stromwandler bzw. mindestens des Primär~ kerns mit einem Kupfergehäuse gegen kapazitiv eingestreute Störungen aus dem Primärkreis wurde nach ersten Versuchen aufgegeben, da wegen des hohen HF-Stroms und des geringen Abstandes zwischen Abschirmung und HF-Kreis eine beträchtliche Wirbelstromheizung des Abschirmgehäuses eintrat (Temperaturanstieg ca. 30~min gemessen, gerechnet 250 C!min). Zur Kühlung des Primärkerns und der ersten Sekundärwicklung innerhalb des HF-Kreisabschirmgehäuses wurde ein kleiner Axiallüfter verwendet.

Vergleichsmessungen des beschriebenen Stromwandler mit einem CT-5-Hochstromtransformator von Tektronix bei 0,5 MHz bis zur erlaubten Höchststromstärke von 140 A (peak) für den CT-5 ergaben identische Werte für die Stromamplituden. Die Phasenlage der Ausgangssignale wurde nicht verglichen.

stromwandler und strommessung

stromwandler und strommessung

Richtmasse für Mittelspannungswandler

Richtmasse für Mittelspannungswandler

20 kV-Stromwandler

esitastrafo

20 kV Spannungswandler

Richtmasse für Mittelspannungswandler

Verrechnungswandler in metallgekapselten gasisolierten Mittelspannungsanlagen

Nachfolgende Bedingungen sind einzuhalten:

Wird eine SF6-Anlage auf Wunsch des Kunden installiert, übernimmt der Kunde die Kosten für die Anlage

einschließlich der eingebauten Wandler. Die Wandler bleiben Eigentum des Kunden. Die Energienetze

Mittelrhein übernimmt keine Störungsreserve.

Gemäß PTB Bekanntmachung Nr. 3729 vom 21.12.1998 gelten für Strom- und Spannungswandler, die in

gekapselten Anlagen eingebaut werden und statt eines Sekundäranschlusskastens freie

Anschlussleitungen aufweisen, für die Zulassung bzw. die Eichung und für den Einbau in gekapselten

Anlagen folgende Bedingungen:

  • Die Anschlussleitungen müssen unverwechselbar und dauerhaft gekennzeichnet sein.
  • Die Länge der Anschlussleitung ist auf einem am Messwandler befestigten Schild anzugeben.
  • Falls die Anschlussleitungen bei der Montage gekürzt werden müssen, darf diese Kürzung nicht mehr als 10 % der Länge der Anschlussleitung betragen. Die Kennzeichnung der Leitung muss dabei erhalten bleiben.
  • Die von außen zugänglichen Anschlüsse müssen mit einem sichtbaren Schild eindeutig gekennzeichnet sein.
  • Der Hersteller des Wandlers stellt ein zusätzliches Leistungsschild zur Verfügung, das von der Prüfstelle bei der Eichung mit dem Eichzeichen zu kennzeichnen ist.
  • Der Schaltanlagenhersteller bestätigt, dass die Anlagen auf dem zweiten, von außen angebrachten
  • Leistungsschild dem eingebauten Wandler entsprechen. Vom Betreiber der Schaltanlage ist ein entsprechender Nachweis in die Anlagendokumentation aufzunehmen und über die Dauer der Verwendung des Wandlers aufzubewahren.
  •  Die eingesetzten Wandler sind für die volle rechnerische Kurzschlussleistung auszulegen.

Verdrahtungsschema von Mittelspannungs-Wandlerzählungen

1 Kern Strom- und Spannungs-Wandler

mit separat montiertem Zählerwechseltafelschrank

Strom- und Spannungswandler werden in einer luftisolierten 20 kV-Messzelle eingebaut

2 Kern Strom- und Spannungs-Wandler

mit separat montiertem Zählerwechseltafelschrank

Strom- und Spannungswandler werden in einer luftisolierten 20 kV-Messzelle eingebaut

Kern Strom- und 3 Kern Spannungs-Wandler

mit separat montiertem Zählerwechseltafelschrank

Strom- und Spannungswandler werden in einer luftisolierten 20 kV Messzellen eingebaut

da-dn (e-n)-Wicklungsbeschaltung

Die Nennspannung einer da-dn (e-n)-Wicklung beträgt 100/3 V. Die da-dn (e-n)-Wicklungen der drei

Spannungswandler eines Drehstromsatzes können in Reihe geschaltet und damit im „offenen Dreieck“

betrieben werden.

In Folge der Reihenschaltung der da-dn (e-n)-Wicklungen der 3 Spannungswandler eines

Drehstromsatzes und der angeschlossenen Dämpfungseinrichtung ergibt sich ein Sekundärkreis, der nur

an einer Stelle geerdet werden darf. Eine weitere Erdung im Sekundärkreis der da-dn

(e-n)-Wicklung stellt einen Kurzschluss dar und Zerstört den Spannungswandler.