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Dreiphasige
serielle Wandler- und Transformatorankopplungen beschränken sich auf den
Einsatz im Mittel- und Hochspannungsbereich. Sie werden vom gesamten
netzfrequenten Strom durchflossen, ihr Ausstellungsort ist daher mit dem
Einspeiseort des Energienetzes (Umspannwerk, Kraftwerk) identisch. Dies
erfordert aber auch, dass die Ankopplung für die volle, auch im Fehlerfall am
Einspeiseort auftretende Leistung ausgelegt sein muss. In der Regel werden die
Einspeisewandler oder -transformatoren jeweils einem Netzumspanner zugeordnet.
So lassen sich zu Wartungsarbeiten einzelne Ankopplungen spannungsfrei schalten.
Alle in ein Netz einspeisenden Leistungstransformatoren müssen mit einer
Rundsteuerankopplung oder einem passiven Sperrkreis versehen sein, um ein
abfließen der Tonfrequenzenergie an dieser Stelle in das übergeordnete Netz zu
verhindern.
Vorteile:
- hohe Überlastbarkeit
- geringe 50-Hz-Verluste
- Einspeisung liegt immer im Energiefluss - keine Beeinflussung
der TRA bei Netzschaltungen
- Einbau direkt am Netzumspanner - keine spezieller Hochsp.-Raum
notwendig
Nachteile:
- Störungen der Ankopplung beeinträchtigen Netzbetrieb
- nachträglicher Einbau in vorhandene Anlagen konstruktiv
schwierig
Für
Wandlerankopplungen kommen heute fast ausschließlich gießharzisolierte
Einspeisewandler mit Ringbandeisenkern in Durchführungs- Bauweise (siehe
Zeichnung) zum Einsatz. Um diesen Ringkern werden zunächst mit großem
Querschnitt die wenigen Windungen der mittelspannungsseitigen Wicklung mit
Kupferband aufgebracht und beidseitig mit Kupferbolzen verbunden, die dem
späteren netzseitigen Anschluss diesen. Diese Wicklung wird anschließend mit
einer für die jeweilige Nennspannungsebene ausgelegten Gießharzumhüllung
vergossen. Auf diese Isolierung erfolgt danach die senderseitige Wicklung mit
höherer Windungszahl und kleinerem Querschnitt. Nach dem Einsetzen in ein
Aluminium-Gussgehäuse und Anschluss der Sendewicklungsanschlüsse an die
zugehörigen Durchführungs-Isolatoren wird das Gehäuse komplett mit Gießharz
ausgefüllt. Anschließen erhalten die mittelspannungsseitigen Anschlussbolzen
Porzellanisolatoren aufgesetzt. Gießharz-Einspeisewandler sind praktisch
wartungsfrei.
Früher standen für die Wandlereinspeisung nur ölisolierte Wandler zur
Verfügung. Heutzutage werden diese jedoch nur noch selten verwendet, da die
Ölisolierung einigen Wartungsaufwand erfordert. Die regelmäßige Kontrolle des
Ölstandes, der Dichtungen und des Ölausdehnungsgefäßes erfordern stets eine
Abschaltung der Einspeisung.
Das
Bild zeigt einen Gießharz-Einspeisewandlersatz der Firma EPRO
eingebaut in die mittelspannungsseitige Ableitung eines 110/10-kV- Umspanners.
In der Regel erfolgt der Einbau der Wandler - wie im Bild dargestellt - direkt
in das Gerüst zwischen Umspanner und den Kabelverbindungen zur
MS-Schaltanlage.
Rundsteuereinspeisewandler verhalten sich für den netzfrequenten
Durchgangsstrom wie ein Stromwandler, für die Tonfrequenz jedoch wie ein
Transformator. Sie müssen daher ebenso wie normale Stromwandler für die
Netzfrequenz sekundärseitig niederohmig abgeschlossen werden. Dies erfolgt bei
der Serienankopplung mittels eines Resonanzshunts, auch Resonanzkreis genannt.
Dieser enthält ein Schütz, das in der Zeit außerhalb der Sendungen die
Wandleranschlüsse direkt kurzschließt. Zur Aussendung eines
Rundsteuertelegramms muss der Kurzschluss jedoch entfernt werden. Den Abschluss
der Wandler während dieser Zeit übernimmt ein auf die Netzfrequenz
abgestimmter, dreiphasiger Saugkreis, der mit zusätzlichen Kondensatoren für
die Tonfrequenz hochohmig gemacht wird. Spezielle elektronische
Schutzschaltungen mit schnellen Halbleiterschaltern oder Überspannungsableiter
schützen die Resonanzkreis-Kondensatoren bei geöffnetem Kurzschlussschütz
gegen Überspannungen, die beispielsweise durch 50-Hz- Kurzschlussströme auf
der Netz-(Primar-)seite des Wandlers hervorgerufen werden können.
In die Kabelverbindung zwischen Sender, Resonanzkreis einerseits und den
Einspeisewandlern andererseits ist ein dreipoliger Hebelumschalter
eingeschaltet. Mit diesem Schalter kann - beispielsweise bei Arbeiten an Sender,
Resonanzkreis oder Wandlern - die Zuleitung zum Wandler von der Sendeanlage
abgetrennt und gleichzeitig wandlerseitig geerdet und kurzgeschlossen werden.
Damit ist sichergestellt, dass keine Rückwirkung aus dem Netz zur Sendeanlage
und umgekehrt keine Sendesignale zum Wandler gelangen. Auf diese Weise lassen
sich aber auch bei Abschaltungen von Netzumspannern die leerlaufenden
Einspeisewandler vom Sender abtrennen, um diesen nicht zu belasten. Durch die
unterbrechungsfreie Schaltweise des Hebelumschalters ist sichergestellt, dass
die Wandler zu keiner Zeit offen, d.h. ohne niederohmigen Abschluss betrieben
werden.
Für
die Transformatorkopplung kommen hauptsächlich zwei Bauformen zum Einsatz: die
dreiphasige Ölkesselbauweise und die gießharzisolierte Säulenbauform. Einen
Transformator in dieser Säulenform zeigt die Zeichnung. Auf dem senkrecht
stehenden Eisenkern ist die aus wenigen Windungen bestehende
Hochspannungswicklung angeordnet. Über diesen Kern wird ein Gießharzrohr
geschoben, in dessen Wand die senderseitige Niederspannungs- Wicklung
eingegossen ist. Die verbleibenden Hohlräume zwischen den beiden Wicklungen
dienen der Kühlluftzirkulation.
Die Transformatorkopplung entspricht hinsichtlich Installation
mittelspannungs-, und senderseitig der Wandlerankopplung. Der
Einspeisetransformator besitzt jedoch aufgrund seinem Aufbau mit großem
Luftspalt im Eisenkern nicht Wandler- sondern Transformator- Charakteristik,
d.h. er kann niederspannungsseitig offen betrieben werden. Durch diese
Eigenschaft kann bei der Transformatorankopplung der Resonanzshunt, der bei
Wandlerkopplung für den niederohmigen Abschluss der Wandler notwendig ist,
entfallen. Das Kurzschlussschütz kann ebenfalls entfallen, lediglich ein
kleiner Parallel-Kondensator ist senderseitig notwendig, um den Transformator
bei der einzuspeisenden Rundsteuerfrequenz in Parallel-Resonanz zu versetzen.
Der Einbau kann ebenfalls direkt am Kabelgerüst des Umspanners erfolgen. Die
Gießharz- Einspeisetransformatoren sind ebenfalls für Freiluftaufstellung
geeignet.
Die
einphasige oder gleichphasige Serienankopplung - früher wurde auch teilweise
der Begriff homopolar verwendet - wird nur für Einspeisungen in das
Niederspannungsnetz angewendet. Sie wird sehr selten angewendet, da zu jeder
Einspeisestelle (Netzstation) eine Fernmeldeverbindung notwendig ist, um die
Sendesignale von der Sendezentrale zum Rundsteuersender zu übertragen.
Die Ankopplung erfolgt über Einspeisetransformatoren, die keine
zusätzlichen Maßnahmen wie z.B. niederohmigen Abschluss oder Trennschalter zum
Erden/Kurzschließen erfordern. Durch die einphasige Einspeisung in das
Nullsystem (Nullpunkt des Stationsumspanners) kann das Rundsteuersignal in allen
drei Leitern des Netzes gleichphasig gegen den geerdeten Nullpunkt (PEN)
abgegriffen werden. Zwischen den Außenleitern angeordnete größere Verbraucher
oder Kondensatorbatterien belasten den Tonfrequenzpegel nicht, sie bewirken im
Gegenteil sogar einen Ausgleich des Pegels in allen drei Leitern. Parallel zur
senderseitigen Wicklung wird der Einspeisetransformator durch einen Kondensator
auf Parallelresonanz abgestimmt. Hier ist ebenfalls ein Überspannungsschutz
angeordnet, der den Sender vor Überspannungen bei einphasigen
Erd-Kurzschlüssen im Netz schützt.
Das
nebenstehende Bild zeigt den Aufbau einer einphasigen Serienankopplung in der
Praxis. Eingebaut ist der einphasige Rundsteuer- Einspeisetransformator dabei
in einer 400-Volt- Niederspannungsverteilung einer Netzstation. Der Trafo
(Belastbarkeit 20kA, 1s) ist in die Schienenverbindung vom
Netztransformator-Sternpunkt (von oben kommend) zur PEN-Schiene der
Niederspannungsabgänge (nach unten) eingeschleift. Auf der vor dem Trafo
angeordnetem Isolierstoffplatte sind die Anschlussklemmen zum
Rundsteuersender, der oben genannte Überspannungsableiter sowie ein
Kondensator angeordnet, der den Einspeisetransformator bei der
Sendefrequenz auf Parallelresonanz abstimmt.
 Jochen Fritz
2009 |
Letzte Änderung: |
 |
06.05.2009 |
