Spannungswandler (VT/PT) auswählen und verdrahten: Wandlerübersetzung, Bürde, Genauigkeitsklasse, Restspannungs- und offene-Dreieck-Schaltung und wie man ihn für Messung spezifiziert.
Ein Spannungswandler (VT), noch weit verbreitet Potentialwandler (PT) genannt, macht für die Spannung das, was ein Stromwandler für den Strom tut: er trennt und skaliert eine hohe Systemspannung auf eine sichere, normierte Sekundärseite, sodass Zähler, Schutzrelais und Messumformer sie messen können, ohne je den stromführenden Leiter zu berühren. Für Mittelspannungs-Schaltanlagen ist das keine Bequemlichkeit — es ist der einzige sichere Weg, 11 kV oder 33 kV einem 0,5-W-Panelmessgerät zu präsentieren. Dieser Leitfaden behandelt, was ein Käufer oder Schaltschrankbauer tatsächlich spezifizieren sollte.
Die Primärseite eines VT liegt direkt über der Leitung (Phase-Phase oder Phase-Neutral). Seine Sekundärseite liefert einen festen, genauen Bruchteil dieser Spannung — fast immer 100 V oder 110 V — an das Messgerät. Da der VT ein präzise gewickelter Transformator ist, der weit unter Sättigung betrieben wird, bleibt seine Sekundärspannung im normalen Lastbereich proportional zur Primärspannung. Ein Multifunktionszähler liest dann die 100-V-Sekundärseite und zeigt, mit Kenntnis der Übersetzung, die wahre Systemspannung an. Ist Übersetzung oder Bürde falsch, liest jedes nachgeschaltete Messgerät und Relais einen skalierten Fehler.
Die VT-Übersetzung wird als Primär : Sekundär geschrieben, z. B. 11000/100 V oder 33000/110 V. Der Sekundärstandard folgt der Regionalpraxis — 100 V in IEC-Gebieten, 110 V in Teilen Nordamerikas — also wählen Sie die Sekundärseite, die Ihre Messgeräte erwarten, sonst stimmt nichts überein. Wählen Sie die Primär-Nennung passend zur Nennsystemspannung, nicht zur maximal Möglichen, denn ein VT, das weit unter seiner Nennspannung betrieben wird, verliert wie ein CT an Genauigkeit.
| Systemspannung | Typische VT-Übersetzung | Sekundär |
|---|---|---|
| 3,3 kV | 3300/100 V | 100 V |
| 11 kV | 11000/100 V | 100 V |
| 22 kV | 22000/100 V | 100 V |
| 33 kV | 33000/110 V | 110 V |
Dies sind Planungswerte; bestätigen Sie die Übersetzung stets gegen die exakte Systemspannung und den Nenneingang des Messgeräts.
Die Bürde ist die gesamte Impedanz, die die VT-Sekundärseite treibt — die Voltmeter, Relaisspulen, Messumformer und die Verdrahtung dazwischen — ausgedrückt in Voltampere (VA) bei der Nenn-Sekundärspannung. Ein VT ist nur genau, solange seine tatsächliche Bürde auf oder unter der Nennbürde auf dem Typenschild bleibt. Ein 50-VA-VT, der ein einzelnes 2-VA-Voltmeter und 3 m Draht speist, ist wohlauf; derselbe VT, der sechs Relais und eine lange Kabelstrecke treiben soll, kann seine Bürde überschreiten und in der Genauigkeit abfallen. Genauigkeitsklassen für Mess-VTs laufen 0,2, 0,5 und 1,0; Schutz-VTs nutzen die Klassen 3P / 6P mit einem Genauigkeitsgrenzfaktor, der sichert, dass die Sekundärseite im Toleranzbereich bleibt, selbst bei fehlerbedingter Überspannung.
Ein einphasiger VT gibt Ihnen eine Übersetzung. Für Drehstrom-Messung und -Schutz kombinieren Sie VTs in genormten Schaltungen:
Halten Sie die Polung (das markierte Klemmenpaar) über jeden VT in der Bank konsistent, sonst sind die Vektorsummen falsch und der Schutz fehlanspricht.
Unter etwa 66 kV ist ein elektromagnetischer (induktiver) VT klein, günstig und genau. Auf Höchstspannungsebene wird ein Kondensatorspannungswandler — ein Kondensatorstapel, der die Spannung abgreift, gepuffert durch ein kleines induktives Element — genutzt, weil ein gewickelter VT bei 132 kV riesig wäre. CVTs bringen einen Phasenfehler und langsameres Übergangsverhalten ein, also werden sie für die Schutzklassen spezifiziert, die sie erfüllen können, nicht als Standard.
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