7,2 + 12 kV Stützer-Stromwandler; schmale Bauform (DIN 42600-8) mit seitlichen Barrieren

Beschreibung:

Stützerstromwandler für Innenraumanwendung

7,2 kV und 12 kV – Schmale Bauform gemäß DIN 42600, Teil 8, mit seitlich hochgezogenen Barrieren

Mittelspannungs-Stromwandler für Innenraumanwendungen, die einen oder mehrere netzseitige Primärströme proportional und phasengetreu in genormte Sekundärströme übertragen.
Diese sind gießharzisoliert und dienen neben ihrer primären Funktion als Stromwandler auch als Sammelschienenhalter.
Einsetzbar sind diese Stromwandler sowohl für Mess- als auch für Schutzzwecke.
Die Mittelspannungs-Stromwandler sind auch als Mehrkern-Wandler erhältlich. Die maximal mögliche Anzahl an Kernen ist abhängig von der jeweils gewählten Leistung und Genauigkeitsklasse, die das Kernvolumen ergeben.

Optional sind die Stromwandler primär oder sekundär umschaltbar erhältlich.
Bei den primär umschaltbaren Stromwandlern besteht die Möglichkeit je nach Anschluss der Primäranschlüsse durch Parallel- oder Serienschaltung zwischen zwei primären Nennströmen zu wählen. Die primärseitigen Nennströme können nur im Verhältnis 1:2 realisiert werden.
Bei den sekundär umschaltbaren Stromwandlern wird die Umschaltung durch einen oder mehrere Abgriffe ermöglicht. Die primärseitigen Nennströme lassen sich dadurch auch in verschiedenen Verhältnissen realisieren.

 

Technische Daten

	(E)CTS12M11B-T	(E)CTS12M11BU-T (primär umschaltbar)	(E)CTS12M11B-T (sekundär umschaltbar)
Max. Betriebsspannung Um	12 kV	12 kV	12 kV
Bemessungs-Stehwechselspannung	28 kV	28 kV	28 kV
Bemessungs-Stehblitzstoßspannung	75 kV	75 kV	75 kV
Therm. Nenndauerstrom Icth	1,2 x IN	1,2 x IN	1,2 x IN
Therm. Nennkurzzeitstrom Ith	100 x IN, 1 Sek.; max. 40 kA, 1 Sek.	100 x IN, 1 Sek.; max. 40 kA, 1 Sek.	100 x IN, 1 Sek.; max. 40 kA, 1 Sek.
Bemessungs-Stoßstrom Idyn	2,5 x Ith	2,5 x Ith	2,5 x Ith
Primärer Nennstrom	5 A – 3000 A	2×5 A – 2×600 A	…-5 A – 3000-… A
Sekundärer Nennstrom	5 A oder 1 A	5 A oder 1 A	5 A oder 1 A
Nenn-Frequenz	50 / 60 Hz	50 / 60 Hz	50 / 60 Hz
Messwandler-Genauigkeitsklassen	1; 0,5; 0,5S; 0,2; 0,2S	1; 0,5; 0,5S; 0,2; 0,2S	1; 0,5; 0,5S; 0,2; 0,2S
Optional zur Verrechnung	Nein	Nein	Nein
Schutzwandler-Genauigkeitsklassen	5P5; 5P10; 5P20; 5P30; 10P5; 10P10; 10P20; 10P30	5P5; 5P10; 5P20; 5P30; 10P5; 10P10; 10P20; 10P30	5P5; 5P10; 5P20; 5P30; 10P5; 10P10; 10P20; 10P30
Isolierstoffklasse	E	E	E
Umbruchfestigkeit	5000 Nm	5000 Nm	5000 Nm
Gewicht	ca. 23 kg	ca. 23 kg	ca. 23 kg

Technische Änderungen vorbehalten 
Bitte beachten Sie, dass die obigen Angaben Standardwerte sind. Davon abweichende Werte auf Anfrage.

Maßbilder:

 

Primäranschlüsse

bis 1250 A:

< 1250 A bis 3000 A:

Primär umschaltbar bis 1200 A:

Anschlussbelegung – Primärumschaltung:

 

Stromwandler – Technische Begriffe

Stromwandler sind Spezialtransformatoren zur proportionalen Umsetzung von Strömen großer Stromstärken auf direkt messbare, kleinere Werte. Bedingt durch ihren konstruktiven Aufbau, sowie ihr physikalisches Wirkprinzip, wird eine sichere galvanische Trennung zwischen Primärkreis und Messkreis erzielt.

Primärer Bemessungsstrom
Wert des primären Stromes, der den Stromwandler kennzeichnet und für den er bemessen ist.

Sekundärer Bemessungsstrom
Wert des sekundären Stromes, der den Stromwandler kennzeichnet und für den er bemessen ist.

Bemessungsübersetzung
Verhältnis des primären Bemessungsstromes zum sekundären Bemessungsstrom. Die Bemessungsübersetzung eines Stromwandlers wird auf dem Leistungsschild als ungekürzter Bruch angegeben.

Bürde
Impedanz des Sekundärkreises, ausgedrückt in Ohm mit Angabe des Leistungsfaktors.

Bemessungsbürde
Wert der Bürde, auf dem die Genauigkeitsangaben des Stromwandlers beruhen. Hinweis: Die Bürde wird üblicherweise als Scheinleistung in VA ausgedrückt.

Bemessungsleistung
Wert der Scheinleistung (in [VA] bei festgelegtem Leistungsfaktor), die der Wandler bei sekundärem Bemessungsstrom und Bemessungsbürde an den Sekundärkreis abgeben kann.

Bemessungsfrequenz
Wert der Frequenz, welcher der Bemessung des Stromwandlers zugrunde liegt.

Genauigkeitsklasse
Angabe für einen Stromwandler, dessen Messabweichungen unter vorgeschriebenen Anwendungsbedingungen, innerhalb festgelegter Grenzen liegen.

Fehlwinkel [Δφ]
Winkeldifferenz zwischen dem primären und sekundären Stromzeiger. Dabei ist die Richtung der Zeiger so gewählt, dass bei einem idealen Stromwandler der Fehlwinkel gleich Null ist.

Strommessabweichung (Übersetzungsfehler)
Messabweichungen, die ein Stromwandler bei der Messung eines Stromes verursacht und die sich daraus ergeben, dass die tatsächliche Übersetzung von der Bemessungsübersetzung abweicht.

Die in Prozent ausgedrückte Strommessabweichung wird nach folgender Formel berechnet:

F_i [%] = ((K_n · I_s − I_p) × 100) / I_p

• F_i = Strommessabweichung in %
• K_n = Nennübersetzung
• I_p = tatsächlicher primärer Strom
• I_s = tatsächlicher sekundärer Strom, wenn I_p unter Messbedingungen fließt

Höchste Spannung für Betriebsmittel U_m
Effektivwert (kV) der höchsten Leiter-Leiter-Spannung, für die ein Messwandler im Hinblick auf seine Isolation bemessen ist.

Gesamtmessabweichung
Im stationären Zustand der Effektivwert der Differenz zwischen: a) den Augenblickswerten des Primärstromes und b) den Augenblickswerten des mit der Bemessungsübersetzung multiplizierten tatsächlichen sekundären Stromes, wobei die positiven Vorzeichen des primären und sekundären Stromes der Vereinbarung für die Anschlussbezeichnungen entsprechen.

Die Gesamtmessabweichung F_G wird im Allgemeinen in Prozent der Effektivwerte des Primären Stromes nach folgender Formel berechnet:

F_g = (100 / I_p) × √( (1/T) × ∫₀ᵀ (K_n·i_s − i_p)² dt )

• K_n = Bemessungsübersetzung
• I_p = Effektivwert des primären Stromes
• i_p = Augenblickswert des primären Stromes
• i_s = Augenblickswert des sekundären Stromes
• T = Periodendauer

Bemessungs-/Begrenzungsstrom [I_pl]
Wert des niedrigsten primären Stromes, bei dem bei sekundärer Bemessungsbürde die Gesamtmessabweichung des Stromwandlers gleich oder größer 10 % ist.

Überstrom-Begrenzungsfaktor (FS)
Verhältnis des Bemessungs-Begrenzungsstromes zum primären Bemessungsstrom.

Thermischer Bemessungs-Dauerstrom [I_cth]
Wert des Dauerstromes in der Primärwicklung, bei dem die Übertemperatur den in der Norm festgelegten Wert nicht überschreitet, wobei die Sekundärwicklung mit der Bemessungsbürde belastet ist.

Thermischer Bemessungs-Kurzzeitstrom [I_th]
Effektivwert des primären Stromes, dem der Stromwandler für die Dauer von 1 Sekunde bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung ohne Beschädigung standhält.

Bemessungs-Stoßstrom [I_dyn]
Scheitelwert des primären Stromes, dessen elektromagnetische Kraftwirkung der Stromwandler bei kurzgeschlossener Sekundärwicklung ohne elektrische und mechanische Beschädigung standhält.

„Offenspannung” von Stromwandlern
Stromwandler, welche nicht direkt mit einem Verbraucher beschaltet werden, müssen aus Sicherheitsgründen sekundärseitig kurzgeschlossen werden! Ein sekundärseitig offen betriebener Stromwandler induziert an seinen Sekundärklemmen sehr hohe Scheitelspannungswerte. Die Beträge dieser Spannungen können, abhängig von der Dimensionierung des Stromwandlers, Werte bis zu einigen Kilovolt erreichen und stellen somit eine Gefahr für Personen und die Funktionssicherheit des Wandlers dar.

Erdung von Sekundärklemmen
Gemäß DIN VDE 0141 (01/2000) Absatz 5.3.4, sind Strom- und Spannungswandler für Nennspannungen ab U_m = 3,6 kV sekundärseitig zu erden. Die Ausführung der Erdungsanschlüsse ist ab der Baureihe 10N vorgeschrieben.

Kapazitiver Spannungsabgriff
Auf Kundenwunsch können unsere Mittelspannungs-Stromwandler der Typen (E)CTS12M11(U)-T und (E)CTS24M32(U)-T mit einem kapazitiven Teiler nach EN 61243-5 ausgerüstet werden. Für einfache Spannungsanzeigen steht die Kapazität C1 der Hochspannungsisolierung an einer zusätzlichen Sekundärklemme Ck im Sekundärklemmkasten zur Verfügung. Der kapazitive Spannungsabgriff ist für das HR-System ausgelegt. Bei der Bestellung von Wandlern mit kapazitivem Teiler ist es erforderlich, die tatsächliche Betriebsspannung U_N (Bemessungsspannung) anzugeben, z. B. U_m = 24 kV, U_N = 20 kV.

 

Fehlergrenzwerte für Stromwandler der Klassen 0,2…3 gemäß DIN EN 61869, Teil 2

Bei Bemessungsfrequenz und bei Belastung der Bemessungsbürde zwischen 25 % und 100 % (bei Kl. 3 zwischen 50 % und 100 %) darf der Stromfehler und der Fehlwinkel (bei Kl. 3 gibt es keine festgelegten Grenzwerte für den Fehlwinkel) die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Werte nicht überschreiten. Die Bürde muss für alle Klassen einen Leistungsfaktor von 0,8 induktiv und einen Mindestwert von 1 VA besitzen, ausgenommen bei einer Bürde kleiner als 5 VA, bei welcher ein Leistungsfaktor von 1,0 verwendet werden muss.

Klassengenauigkeit	Stromfehler ΔF bei					Fehlwinkel ΔF bei
	1,2 In	0,5 In	0,2 In	0,05 In	0,01 In	1,2 In	0,5 In	0,2 In	0,05 In	0,01 In
	1,0 In					1,0 In
	±%	±%	±%	±%	±%	± min	± min	± min	± min	± min
0,2s	0,2		0,2	0,35	0,75	10		10	15	30
0,2	0,2		0,35	0,75		10		15	30
0,5s	0,5		0,5	0,75	1,5	30		30	45	90
0,5	0,5		0,75	1,5		30		45	90
1	1		1,5	3		60		90	180
3	3	3

(Stromfehler in %, Fehlwinkel in Winkelminuten [‘]. )

 

Fehlergrenzwerte der Stromwandler für Schutzzwecke

Bei Bemessungsfrequenz und bei Belastung mit der Bemessungsbürde darf der Stromfehler, der Fehlwinkel und der Gesamtfehler die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Werte nicht überschreiten. Die Bemessungsbürde muss einen Leistungsfaktor von 0,8 induktiv haben, ausgenommen bei einer Bürde kleiner als 5 VA, bei welcher ein Leistungsfaktor von 1,0 verwendet werden muss.

Klassengenauigkeit	Stromfehler ± Fi bei	Fehlerwinkel ± Fi bei
	1,0 In und thermischen Nenn-Dauerstrom	1,0 In und thermischen Nenn-Dauerstrom
	%	Minuten
5 P …	1	60
10 P…	3

Gesamtfehler F_g bei Nenn-Fehlergrenzstrom und Bemessungsbürde: Klasse 5P … ≤ 5 % · Klasse 10P … ≤ 10 %

 

Teilentladungen

Teilentladungsanforderungen gelten für Messwandler mit U_m ≥ 7,2 kV.

Teilentladungs-Prüfspannungen und zulässige Pegel für Stromwandler

Art der Sternpunkterdung	Teilentladungs-Prüfspannung (Effiktivwert) kV	Zuverlässiger Teilentladungspegel2) pC
		Art der Isolierung
		flüssigkeits- oder gasisoliert	Feststoff
Sternpunktgeerdet 1) (Erdfehlerfaktor ≤ 1,4)	Uₘ 1,2 Uₘ / √3	10 5	50 20
Sternpunkt isoliert oder nicht wirksam geerdet¹⁾ (Erdfehlerfaktor > 1,4)	1,2 Uₘ 1,2 Uₘ / √3	10 5	50 20

¹⁾ Wenn die Art der Netzerdung nicht angegeben ist, gelten die Werte für den isolierten oder nicht wirksam geerdeten Sternpunkt. ²⁾ Der zulässige Teilentladungspegel gilt auch für von der Bemessungsfrequenz abweichende Frequenzen.

 

Bezeichnungen der Stromwandler-Anschlussklemmen

Die Anschlüsse aller Primärwicklungen sind mit „P1″ und „P2″ bezeichnet, die Anschlüsse aller Sekundärwicklungen werden mit den entsprechenden Kleinbuchstaben „s1″ und „s2″ bezeichnet.

Leistungsbedarf von Messanordnungen

Beim Einsatz von Stromwandlern werden durch den Anwender folgende zwei Hauptforderungen erhoben:

• hohe Messgenauigkeit im Nennstrombereich
• Schutzfunktion im Überstrombereich

Zur Realisierung dieser Anforderungen ist es notwendig, dass das Leistungsangebot (die Nennscheinleistung) des Stromwandlers, weitestgehend an den tatsächlichen Leistungsbedarf der Messanordnung angepasst wird. Zur Ermittlung des tatsächlichen Leistungsbedarfs müssen, neben dem Eigenleistungsbedarf der angeschlossenen Messgeräte, auch die Leitungsverluste der an den Sekundärkreis des Wandlers angeschlossenen Messleitungen berücksichtigt werden.

Der tatsächliche Leistungsbedarf der angeschlossenen Messgeräte ist den jeweiligen Datenblättern zu entnehmen.

Zu beachten: Ist der Leistungsbedarf der Messanordnung wesentlich geringer als das Leistungsangebot des Stromwandlers, so verliert dieser im Überstrombereich seine Schutzfunktion. Im Extremfall kann dies zu einem Defekt der angeschlossenen Messgeräte führen.

Eigenverbrauch von Kupfer-Leitungen

P_v = (I_s² × 2 × l) / (A_cu × 56) [VA]

• I_s = Sekundär Bemessungs-Stromstärke [A]
• l = einfache Leitungslänge in m
• A_cu = Leitungsquerschnitt in mm²
• P_v = Verlustleistung der Anschlussleitungen

Hinweis: Bei gemeinsamer Drehstrom-Rückleitung gelten halbe Werte von P_v.

Tabelle für Werte bezogen auf 5 A (Verlustleistung in VA)

 

Tabelle für Werte bezogen auf 1 A (Verlustleistung in VA)

 

Spannungswandler – Technische Begriffe

Spannungswandler sind Spezialtransformatoren zur proportionalen Umsetzung von hohen Primärspannungen auf direkt messbare, kleinere Sekundärspannungswerte. Bedingt durch ihren konstruktiven Aufbau, sowie ihr physikalisches Wirkprinzip, wird eine sichere galvanische Trennung zwischen Primärkreis und Messkreis erzielt.

Einpolig isolierte Spannungswandler
Einphasiger Spannungswandler für Leiter-Erd-Spannung, bei dem ein Ende der Primärwicklung zur direkten Erdung vorgesehen ist.

Zweipolig isolierte Spannungswandler
Spannungswandler für Leiter-Leiter-Spannung, bei dem alle Teile der Primärwicklung einschließlich der Anschlüsse auf einem Pegel entsprechend dem Bemessungsisolationspegel gegen Erde isoliert sind.

Wicklung zur Erdschlusserfassung
Wicklung eines einphasigen Spannungswandlers, die in einem Satz von drei einphasigen Wandlern zum Anschluss im offenen Dreieck vorgesehen ist, um a) bei Erdschlussbedingungen eine Verlagerungsspannung zu erzeugen b) Kippschwingungen zu dämpfen (Ferroresonanzen)

Bitte beachten: Beim Anschluss im offenen Dreieck darf nur bei einem Wandler die Hilfswicklung geerdet werden, da es ansonsten zu einem Kurzschluss kommt.

Primäre + Sekundäre Bemessungsspannung
Wert der Primär- bzw. Sekundärspannung, die auf dem Leistungsschild des Wandlers angegeben wird und auf sein Betriebsverhalten basiert.

Bemessungsübersetzung
Verhältnis der primären Bemessungsspannung zur sekundären Bemessungsspannung. Die Bemessungsübersetzung eines Spannungswandlers wird auf dem Leistungsschild als ungekürzter Bruch angegeben.

Bürde
Impedanz des Sekundärkreises, ausgedrückt in Ohm mit Angabe des Leistungsfaktors. Hinweis: Die Bürde wird üblicherweise als Scheinleistung in VA ausgedrückt.

Bemessungsbürde
Wert der Bürde, auf dem die Genauigkeitsangaben des Spannungswandlers beruhen.

Bemessungsleistung
Wert der Scheinleistung (in [VA] bei festgelegtem Leistungsfaktor), die der Wandler bei sekundärer Bemessungsspannung und Bemessungsbürde an den Sekundärkreis abgeben kann.

Bemessungsfrequenz
Wert der Frequenz, welcher der Bemessung des Spannungswandlers zugrunde liegt.

Genauigkeitsklasse
Angabe für einen Spannungswandler, dessen Messabweichungen unter vorgeschriebenen Anwendungsbedingungen, innerhalb festgelegter Grenzen liegen.

Fehlwinkel [Δφ]
Winkeldifferenz zwischen dem primären und sekundären Spannungszeiger. Dabei ist die Richtung der Zeiger so gewählt, dass bei einem idealen Stromwandler der Fehlwinkel gleich Null ist.

Spannungsmessabweichung (Übersetzungsfehler)
Messabweichungen, die ein Spannungswandler bei der Messung einer Spannung verursacht und die sich daraus ergeben, dass die tatsächliche Übersetzung von der Bemessungs-Übersetzung abweicht.

Die in Prozent ausgedrückte Spannungsmessabweichung wird nach folgender Formel berechnet:

εu [%] = ((k_r · U_s − U_p) / U_p) × 100

• εu = Spannungsabweichung in %
• k_r = Bemessungsübersetzung
• U_p = tatsächliche primäre Spannung
• U_s = tatsächliche sekundäre Spannung, wenn U_p unter Messbedingungen fließt

Höchste Spannung für Betriebsmittel U_m
Effektivwert (kV) der höchsten Leiter-Leiter-Spannung, für die ein Messwandler im Hinblick auf seine Isolation bemessen ist.

Bemessungs-Spannungsfaktor [F_V]
Multiplikationsfaktor der auf die primäre Bemessungsspannung anzuwenden ist, zur Bestimmung der höchsten Spannung, bei der ein Wandler eine festgelegte Dauer den entsprechenden thermischen Anforderungen und den entsprechenden Anforderungen an die Messgenauigkeit entsprechen muss. Bei einpolig isolierten Spannungswandlern liegt der Bemessungs-Spannungsfaktor üblicherweise bei 1,9 · U_N / 8h und bei allen Spannungswandlern bei 1,2 · U_N / dauernd.

Thermische Grenzleistung
Wert der Scheinleistung bei Bemessungsspannung, der an einer Sekundärwicklung entnommen werden kann, ohne die Grenzwerte der Übertemperatur zu überschreiten.

Betrieb von Spannungswandlern
Spannungswandler dürfen im Gegensatz zu Stromwandlern niemals sekundärseitig kurzgeschlossen werden! Die erdseitige Klemme der Primärwicklung (N) muss im Klemmenkasten wirksam geerdet werden und darf im Betrieb nicht entfernt werden.

Erdung von Sekundärklemmen
Gemäß DIN VDE 0141 (01/2000) Absatz 5.3.4, sind Strom- und Spannungswandler für Nennspannungen ab U_m = 3,6 kV sekundärseitig zu erden. Die Ausführung der Erdungsanschlüsse ist ab der Baureihe 10N vorgeschrieben.

Fehlergrenzwerte für Spannungswandler der Klassen 0,2…3 gemäß DIN EN 61869, Teil 3

Bei Bemessungsfrequenz und bei Belastung der Bemessungsbürde zwischen 25 % und 100 % bei einem Leistungsfaktor von cos β = 0,8 (induktiv) darf der Spannungsfehler und der Fehlwinkel die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Werte zwischen 80 % und 120 % der Bemessungsspannung nicht überschreiten.

Fehlergrenzwerte der Spannungswandler für Schutzzwecke

Bei Bemessungsfrequenz und bei Belastung der Bemessungsbürde zwischen 25 % und 100 % bei einem Leistungsfaktor von cos β = 0,8 (induktiv) darf der Spannungsfehler und der Fehlwinkel die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Werte bei 5 % der Bemessungsspannung und bei der Bemessungsspannung multipliziert mit dem Bemessungsspannungsfaktor nicht überschreiten. Bei 2 % der Bemessungsspannung sind die Grenzwerte des Spannungsfehlers und des Fehlwinkels doppelt so hoch wie nachfolgend angegeben.

 

Teilentladungen

Teilentladungsanforderungen gelten für Messwandler mit U_m ≥ 7,2 kV.

Teilentladungs-Prüfspannungen und zulässige Pegel für Spannungswandler

Art der Sternpunkterdung	Art des Spannungswandlers	Teilentladungs-Prüfspannung (Effektivwert) in kV	Zulässiger Teilentladungspegel²⁾ in pC
			Art der Isolierung
			flüssigkeits- oder gasisoliert	Feststoff
Sternpunkt geerdet¹⁾ (Erdfehlerfaktor ≤ 1,4)	einpolig isoliert	Uₘ 1,2 Uₘ / √3	10 5	50 20
Sternpunkt geerdet¹⁾ (Erdfehlerfaktor ≤ 1,4)	zweipolig isoliert	1,2 Uₘ	5	20
Sternpunkt isoliert oder nicht wirksam geerdet¹⁾ (Erdfehlerfaktor > 1,4)	einpolig isoliert	1,2 Uₘ 1,2 Uₘ / √3	10 5	50 20
Sternpunkt isoliert oder nicht wirksam geerdet¹⁾ (Erdfehlerfaktor > 1,4)	zweipolig isoliert	1,2 Uₘ	5	20

¹⁾ Wenn die Art der Netzerdung nicht angegeben ist, gelten die Werte für den isolierten oder nicht wirksam geerdeten Sternpunkt. ²⁾ Der zulässige Teilentladungspegel gilt auch für von der Bemessungsfrequenz abweichende Frequenzen.

Bezeichnungen der Spannungswandler-Anschlussklemmen

Die Anschlüsse der Primärwicklungen sind mit „A”, „B” und „N” bezeichnet, die Anschlüsse der Sekundärwicklungen werden mit den entsprechenden Kleinbuchstaben „a”, „b” und „n” bezeichnet. Die Buchstaben „A” und „B” kennzeichnen die vollisolierten Anschlüsse und der Buchstabe „N” bezeichnet einen Anschluss, der für die Erdung vorgesehen ist und dessen Isolierung geringer ist als die der anderen Anschlüsse.

Die Kennzeichnung „da” und „dn” bezeichnet die Anschlüsse der Wicklung zur Erdschlusserfassung.