Messwandler für Messung und Schutz – Auswahl, Dimensionierung und Anschluss.
ü = I_primär / I_sekundärVerhältnis Primär- zu Sekundärstrom
Strom- und Spannungswandler ermöglichen die sichere Messung hoher Ströme und Spannungen. Sie transformieren die Messwerte auf normierte Sekundärwerte für Messgeräte und Schutzeinrichtungen.
Dieser Ratgeber erklärt die Funktionsweise, Auswahl und den korrekten Anschluss von Mess- und Schutzwandlern.
| Typ | Primär | Sekundär | Anwendung |
|---|---|---|---|
| Stromwandler | 1-6000 A | 1 A oder 5 A | Messung, Schutz |
| Spannungswandler | 0,1-765 kV | 100 V oder 110 V | Messung, Schutz |
| Klasse | Fehler bei I_N | Anwendung |
|---|---|---|
| 0,1 | ± 0,1% | Labormesstechnik |
| 0,2 | ± 0,2% | Verrechnungsmessung |
| 0,5 | ± 0,5% | Präzisionsmessung |
| 1,0 | ± 1,0% | Betriebsmessung |
| 5P | ± 1% (Schutz) | Schutzwandler |
| 10P | ± 3% (Schutz) | Schutzwandler |
| Parameter | Bedeutung |
|---|---|
| S_N (VA) | Nennscheinleistung |
| Bürde | Angeschlossene Last (Messgeräte + Leitung) |
| ALF | Genauigkeitsgrenzfaktor (5P10 → ALF = 10) |
Wichtig: Bürde darf S_N nicht überschreiten!
⚠ Sekundärseite nie offen lassen!
| Typ | Beschreibung | Anwendung |
|---|---|---|
| Induktiv | Klassischer Trafo | Standard bis 245 kV |
| Kapazitiv (CVT) | Kapazitiver Teiler + Trafo | Hochspannung > 110 kV |
| Elektronisch | Transducer | Moderne Anlagen |
| Klasse | Spannungsfehler | Anwendung |
|---|---|---|
| 0,1 | ± 0,1% | Verrechnungsmessung |
| 0,2 | ± 0,2% | Präzision |
| 0,5 | ± 0,5% | Betriebsmessung |
| 3P | ± 3% | Schutz |
| Schaltung | Beschreibung | Verwendung |
|---|---|---|
| Einzelne CTs | 3× separat für L1, L2, L3 | Standard |
| Holmgreen | 2 CTs für 3-Leiter-System | Einfache Messung |
| Summenstromwandler | Alle Leiter durch einen CT | Erdschlusserfassung |
| Schaltung | Beschreibung |
|---|---|
| V-Schaltung | 2 VTs für Dreieck |
| 3 VTs Stern | Für Erdschlusserkennung |
| 1 VT | Einphasige Messung |
| Anwendung | Stromwandler | Spannungswandler |
|---|---|---|
| MS-Schaltanlage 20 kV | 200/5 A, 5P20 10 VA | 20kV/100V, 0,5 30 VA |
| NS-Verteilung 400 V | 100/5 A, 0,5 5 VA | Direkt (kein VT) |
| Trafo-Schutz | 87-tauglich, TPY | 0,2 Klasse |
Aufgabe
Für eine 630 kVA Trafo-Einspeisung soll ein Stromwandler ausgewählt werden.
Lösung
Stromwandler 25/5 A, 0,5/5P20, 5/10 VA.
DIN EN 61869-1: Allgemeine Anforderungen für Messwandler
DIN EN 61869-2: Stromwandler
DIN EN 61869-3: Spannungswandler
Wichtige Festlegungen:
Messwandler – Zusammenfassung:
Stromwandler:
Spannungswandler:
Auswahl:
Bei einem Stromwandler verhält sich der Primärstrom wie eine konstante Stromquelle. Wenn die Sekundärseite offen ist, kann der Strom nicht fließen. Die gesamte Energie magnetisiert den Kern bis zur Sättigung, dabei entstehen sehr hohe Spannungen (mehrere kV). Dies ist lebensgefährlich und kann den Wandler zerstören.
5P20 ist eine Schutzwandler-Klasse: 5 bedeutet ± 1% Stromfehler bei Nennstrom, P steht für Protection (Schutz), 20 ist der ALF (Accuracy Limit Factor) – der Wandler bleibt bis zum 20-fachen Nennstrom genau. Für Kurzschlussschutz sollte ALF ≥ I_k / I_N sein.
5 A ist Standard in Europa und bietet mehr Leistung. 1 A wird bevorzugt bei langen Messleitungen (weniger Spannungsfall) und bei digitalen Geräten mit geringer Bürde. Moderne Schutzgeräte arbeiten oft mit 1 A, da die Kabel dünner sein können.