Sättigung und Kniepunkt von Stromwandlern: Was Schutztechniker wissen müssen

Sättigung und Kniepunkt von Stromwandlern: Was Schutztechniker wissen müssen

In Schutzsystemen ist ein Stromwandler (CT) nicht nur ein Messgerät. Während eines Fehlers kann die Leistungsfähigkeit des CT bestimmen, ob die Relais korrekt ansprechen. Das zentrale Risiko ist Die CT-Sättigung , bei der der magnetische Kern des CT nicht mehr in der Lage ist, die Primärstromwelle im Sekundärkreis genau wiederzugeben.

Dieser Artikel erläutert die Sättigung, das Konzept des „Knickpunkts“ sowie praktische Maßnahmen zur Reduzierung von Fehlfunktionen.

Was ist CT-Sättigung?

CT-Sättigung tritt auf, wenn der magnetische Kern einen Punkt erreicht, an dem eine weitere Erhöhung des Primärstroms nicht mehr zu einem proportionalen Anstieg des Sekundärstroms führt. Der CT benötigt dann mehr Magnetisierungsstrom, wodurch die Sekundärwelle verzerrt und ihre Amplitude verringert wird.

Wenn der Sekundärstrom verzerrt oder reduziert ist, können Schutzrelais weniger Fehlerstrom „sehen“, als tatsächlich vorhanden ist.

Warum die Sättigung von Stromwandlern für Schutzrelais wichtig ist

Während Kurzschlüssen kann der Primärstrom auf das Vielfache des Nennstroms ansteigen. Wenn der Stromwandler frühzeitig sättigt:

• Überstromrelais kann es zu einer langsameren Auslösung oder zum Ausbleiben des Ansprechens bei den vorgesehenen Schwellwerten kommen.
• Differenzialschutz kann es aufgrund ungleichmäßiger Sättigung zwischen verschiedenen Stromwandlern zu Fehlauslösungen kommen.
• Erdfehlerschutz kann unzuverlässig werden, wenn Restströme verzerrt sind.

Die Folge kann eine stärkere Beschädigung der Anlagenteile, längere Ausfallzeiten und eine komplizierte Analyse nach dem Fehler sein.

Knietpunkt: Ein praktisches Konzept

Der knietpunkt wird häufig verwendet, um den Punkt auf der Erregungskennlinie des Stromwandlers (CT) zu beschreiben, an dem eine geringe Erhöhung der Sekundärspannung eine starke Erhöhung des Magnetisierungsstroms erfordert. Praktisch betrachtet zeigt er an, wie viel Sekundärspannung der CT entwickeln kann, bevor er stark in die Kernsättigung gerät.

Eine höhere Knietpunktfähigkeit unterstützt im Allgemeinen eine bessere Schutzleistung bei anspruchsvollen Schutzkonzepten, insbesondere dann, wenn die Sekundärkreislast hoch ist.

Faktoren, die einen Stromwandler in Richtung Sättigung treiben

• Hoher Kurzschlussstrom: höhere Systemkurzschlussströme erfordern eine leistungsstärkere CT-Ausführung.
• Hohe Last: lange Leitungswege und Relaiseingänge erfordern mehr Sekundärspannung.
• Gleichanteil: asymmetrische Kurzschlussströme erhöhen das Sättigungsrisiko.
• Falsche Übersetzungsverhältnisauswahl: sehr hohe Übersetzungsverhältnisse verringern die nutzbare Leistung in einigen Szenarien.

So reduzieren Sie das Sättigungsrisiko (praktische Schritte)

• Wählen Sie Stromwandler der Schutzklasse die an die Kurzschlussstromhöhe und das Relaiskonzept angepasst sind.
• Laststeuerung: verkürzen Sie die Verdrahtungslängen, verwenden Sie geeignete Leiterquerschnitte und berücksichtigen Sie alle angeschlossenen Geräte.
• Ziehen Sie Sekundärströme von 1 A in Betracht bei langen Verdrahtungslängen, um die Last zu verringern.
• Geben Sie die Stromwandler-Leistung angemessen vor für Differenzschutzkonzepte und Hochgeschwindigkeitsschutz.

Der beste Ansatz besteht darin, die Auswahl der Stromwandler (CT) mit dem für die Relaisschutz-Einstellungen zuständigen Schutztechniker abzustimmen und die Kurzschlussstromuntersuchungen zu überprüfen.

Inbetriebnahme und Fehlersuche – Hinweise

Falls die Schutzfunktion unzuverlässig ist, untersuchen Sie Folgendes:

• Unerwartete Belastung: hinzugefügte Geräte oder längere Verkabelung als angenommen.
• Lockere Sekundäranschlüsse: erhöhter Widerstand und unstabile Signale.
• Stromwandler-(CT)-Polaritätsfehler: können fehlerhafte Differenzschutz-Auslösungen verursachen.
• Falsche Stromwandler-(CT)-Klasse oder -Übersetzung im Vergleich zu den Konstruktionsunterlagen.

Interne Links

CT-Produktkategorien: Stromtransformatoren .

Für MV-Schaltanlagen mit integrierten Stromwandlern und Schutzeinrichtungen: Schaltanlagen .

Fazit

Die Sättigung von Stromwandlern ist eine der häufigsten versteckten Ursachen für Schutzprobleme. Wenn Sie die Leistungsfähigkeit der Stromwandler an die Kurzschlussstromhöhe und die Belastung anpassen und die Installationsqualität überprüfen, verringern Sie das Risiko einer Unterschätzung von Fehlerströmen oder einer Fehlfunktion der Relais bei Störungen erheblich.

Bildvorschläge

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