experttyjlverlag Meßwandler für Mittelund Hochspannungsnetze Prof. Dr. rer. nat. Ingmar Grambow (Hrsg.) Dr.-Ing. Thomas A. Hartmann 2.

Transkript

1 Meßwandler für Mittelund Hochspannungsnetze Prof. Dr. rer. nat. Ingmar Grambow (Hrsg.) Prof. Dr.-Ing. A. Braun Dr.-Ing. Holger Däumling Dr.-Ing. A. Georgi Dr.-Ing. Thomas A. Hartmann Dr.-Ing. Jürgen Krause Dipl.-Ing. Gerhard Lange Dipl.-Ing. H. Lipken Dr. U. Maßen Dr.-Ing. C. Neumann Dieter Ruf Ing. N. Runda Dr.-Ing. H.-J. Voss 2. Auflage Mit 178 Bildern, 30 Tabellen und 80 Literaturstellen Kontakt & Studium Band 554 Herausgeber: Dr.-Ing. Michael Mettner Technische Akademie Esslingen Weiterbildungszentrum Dipl.-Ing. Elmar Wippler, expertverlag Begründet von Prof. Dr.-Ing. Wilfried J. Bartz experttyjlverlag

2 Inhaltsverzeichnis Dimensionierung moderner Hochspannungswandler H. Däumling Einleitung Magnetik Stromwandler Genauigkeit Fremdfeldbeeinflussung Offenbetrieb von Stromwandlern Spannungswandler Genauigkeit Gegenseitige Beeinflussung mehrerer Wicklungen Fremdfeldbeeinflussung Kurzschlußbetrieb Kabelentladungen Kippschwingungen Feldtechnische Auslegungskriterien Zukünftige Meßtechnik Induktives Meßprinzip Rogowskispule Spannungsteiler Optoelektronische Wandler , Ausführungsformen moderner Hochspannungswandler 21 H.-J. Voss Einleitung Bauartenübersicht Ölpapierisolierte Wandler Stromwandler Induktive Spannungswandler Kombinierte Wandler Kapazitive Spannungswandler SF6-isolierte Wandler Spannungswandler für GIS Stromwandler für GIS 27

3 Freiluftwandler Zuverlässigkeitsmerkmale Isolationssysteme Spannungsabsteuerung Spannungswandler-Aktivteil bei Ölwandlem Spannungswandleraktivteil bei gasisolierten Wandlern Luftabschluß bei Ölpapierisolation Kernabschirmung Primärleiter Primärumschaltung Primäranschlüsse Sekundäranschlüsse /Klemmenkasten Kurzschlußfeste Erdverbindungen Gehäuse Dichtungssysteme Drucküberwachung/Berstschutz bei gasisolierten Wandlern Begrenzung transienter Überspannungen Wartung Qualitätsanforderungen Qualitätsmanagement-System Zielsetzungen Normen Qualitätsmanagement im Wandlerbau Kunden-Lieferanten-Beziehungen Zusammenfassung Normenverzeichnis 50 3 Betriebsverhalten von Hochspannungsmeßwandlern - Diagnosemöglichkeiten und Nutzungsdauer 51 H. Lipken Einleitung Betriebsverhalten Mechanische Schäden Elektrische Schäden Schadensstatistik Verteilung der Schäden Schadensursachen Erläuterungen zu den Schadensgruppen Schadensgruppe Herstellung und Werkstoff" Schadensgruppe Gewitter" Schadensgruppe Kippschwingungen" Schadengruppe Erdschlußkompensation" Schadensgruppe Überspannungen" Schadensgruppe Leitungsentladung" 69

4 3.5.7 Schadensgruppe Primärumschaltung" Schadensgruppe.Alterung" Schadensgruppe Unbekannt" Möglichkeiten der Diagnose im Betrieb Mögliche Nutzungsdauer Ausblick und Vorschlag für zukünftiges Vorgehen Literatur 73 4 Inspektion, Instandsetzung und Ersatz von Hochspannungswandlern mit einer Nennspannung > 110 kv 74 N. Runda Einleitung Inspektion Überblick über das betrachtete Wandlerkollektiv Ermittlung der Ausfallsraten Gründe für die Inspektion und Überwachung Arten der Inspektion Die ständige Überwachung (Monitoring) Die periodische Inspektion Visuelle Kontrollen Gas in Öl-Analyse (GC) Wasserstoff in Öl-Analyse (H2). Gas-Druckmessung bei Wandlern mit Gasvorlage Spezielle Inspektion Teilentladungsmessung TE Teilentladungsmessung vor Ort Verlustfaktormessung (TD) Isolationswiderstandsmessung (Ri) Öluntersuchung (chemisch-physikalisch) Instandsetzung Gründe für eine Instandsetzung Instandsetzungswürdigkeit Durchführung Erfahrungen betreffend Inspektion und Instandsetzung Instandhaltungsstrategien Tendenzen Erkenntnisse und Rückschlüsse Praktischer Nutzen Ersatz Gründe für den Ersatz Hinweise für die Ersatzbeschaffung Ausschreibungs- und Bestellunterlagen Ausführungsrichtlinien Qualitätssicherung (nach ISO 9001)

5 4.6 Zusammenfassung " Literatur 98 Beilage Auswahl und Einsatz von Hochspannungs- Meßwandlern im Übertragungsnetz der VEAG Vereinigte Energiewerke AG 101 J. Krause 5.1 Die Funktion der Hochspannungsmeßwandler Anforderungen an die Bauart Gestaltungsgrundsätze Isoliersystem Einzel-und Kombiwandler Induktive und/oder kapazitive Spannungswandler Hochspannungstechnische Anforderungen Bemessungsdaten und Schaltungsgrundsätze Spannungswandler Stromwandler Schaltungsgrundsätze Genauigkeit von Stromwandlern - Anforderungen und Prüfergebnisse Zusammenwirken von Meßwandlern und Schutztechnik Zuordnung der Stromwandlerkerne und Spannungswandlerwicklungen zu den Schutzeinrichtungen Übertragungsverhalten der Schutzstromwandler und Fehlererkennung durch digitale Schutzeinrichtungen Betriebserfahrungen Schlußbemerkungen Literatur SF6-isolierte Wandler für gasisolierte Schaltanlagen und Freiluftschaltanlagen - Ausführung, Einsatz und Betrieb 125 C. Neumann 6.1 Einleitung Grundsätzlicher Aufbau Wandler für GIS-Anlagen Stromwandler Spannungswandler Kombiwandler für Freilufteinsatz Einsatz von SF6-isolierten Wandlern Kippschwingungsgefährdung Transiente Überspannungen 132

6 Freiluftwandler Wandler in GIS-Anlagen Auslegung von GIS-Spannungswandlern unter Berücksichtigung der Vorortprüfung Beanspruchung von GIS-Wandlern durch schnelle Überspannungsvorgänge Betrieb von SF6-Wandlern Überwachung und Diagnose Verhalten bei inneren Lichtbögen Zusammenfassung Literatur Empirische Betrachtung des transienten Verhaltens von Kapazitiven Spannungswandlern (CVT's) 143 T. Hartmann 7.1 Einleitung Transiente Spannungen im Sekundärkreis Ursache von transienten Entladungen, der Überschlag an Trennem Induktive Kopplung zum Sekundärkreis des CVT Linearer Transientenfehler Ersatzschaltbild des CVT für den Transientenfehler Einflußfaktoren des linearen Transientenfehlers Kippschwingungsverursachung in CVT's Kapazitive Spannungsteiler bei Wiedereinschaltung Kapazitive Spannungsteiler bei Betätigen des Erdungsschalters Vermeidung von Kippschwingungen Zusammenfassung Literaturverzeichnis Die Betriebszuverlässigkeit von Mittel- und Hochspannungswandlern in den Netzen der öffentlichen Stromversorgung 159 G.Lange 8.1 Einleitung VDEW-Schadens-und Störungsstatistik Erfahrungen mit Meßwandlern im Netzbetrieb Mittelspannungswandler Hochspannungswandler Ergebnisse dielektrischer Prüfungen an Meßwandlern Beurteilung der Betriebszuverlässigkeit der Meßwandler Schlußfolgerungen Literatur 172

7 Stand und Tendenzen bei unkonventionellen Meßwandlern A. Braun Einführung Anwendungsbeispiele Aspekte der Normung Integrierte Systeme Zusammenfassung Literatur Glasfasern als Sensoren für Hochspannungsbetriebsmittel 186 H. Lipken 10.1 Einführung Grundlagen der faseroptischen Sensoren Grundlagen der Glasfasertypen Faseroptische Stromsensoren Faseroptische Spannungsmessung Faseroptische Temperaturmessung Faseroptische Gasdichtesensor Faseroptisches Gaswarnsystem Monitoring mit faseroptischen Sensoren Ausblick Literatur Gießharze zum Verguß von Mittelspannungswandlern 206 U. Maßen Einleitung Gießharze Epoxidharze Polyurethane Verarbeitung Produktionskontrolle Arbeitshygiene Endeigenschaften Rißbeständigkeit Thermische Beständigkeit Literatur

8 12 Zur isoliertechnischen Dimensionierung von Meßwandlern und Isolierteilen im MS-Bereich 219 A. Georgi 12.1 Bedeutung der Gießharzisolierung im 219 Mittelspannungsbereich Elektrisches Durchschlagverhalten \ Elektrische Durchschlagspannung als Zufallsgröße Einfluß der Beanspruchungszeit l Volumeneinfluß Multistressbeanspruchung Elektrisches Überschlagverhalten Schlußfolgerungen Literatur Sensoren für Strom- und Spannungsmessungen 234 H. Däumling Vorwort 234 Inhalt Ohmscher Teiler Kapazitiver Teiler Elektronischer Trennverstärker Spannungsanzeige mittels kapazitivem Belag im Stromwandler Spannungsmessung mit kapazitivem Teiler im Stromwandler Induktiver Stromsensor Sättigungsfreier Weitbereichs-Stromwandler mit Rogowskispule Hochgenauer fehlerkompensierter Wechselstromwandler Allfrequenzstrommessung mit magnetischem Modulator Genaue Gleich- und Wechselstrommessung mit Nullflußwandler Einfacher direktmessender Stromwandler mit Hall-Sensor Mischstrommessung mit kompensiertem Hall-Stromwandler Gleichstrommessung nach dem Krämer-Prinzip Meßumformer für elektrische Größen Fehlerstromschutz Transformatorschutz im Mittelspannungsbereich Leitungs- und Netzschutz für Mittelspannungsnetze 250 Sachregister 252