Was sind  dieInternationale Universalstandards für die Polaritätskennzeichnung von Transformatorleitungen haben?

Im internationalen Handel mit Energieanlagen und im technischen Austausch ist die Polaritätskennzeichnung von Transformator- und Drosselspulenanschlüssen eine entscheidende technische Spezifikation. Als Betreiber einer Website für Transformatoren und Drosselspulen erhalte ich häufig Anfragen zu Stichworten wie „Transformatorpolaritätsnormen“ und „internationale Kennzeichnungscodes für Transformatoranschlüsse“. Dieser Artikel stellt systematisch die allgemein anerkannten Normen für die Polaritätskennzeichnung vor, um Kunden und Ingenieuren weltweit das Verständnis dieser hochspezialisierten, aber dennoch essenziellen technischen Spezifikation für praktische Anwendungen zu erleichtern.

Inhalt

1. Normensystem der Internationalen Elektrotechnischen Kommission (IEC)

Die Internationale Elektrotechnische Kommission (IEC), die weltweit maßgebliche Organisation für elektrische Normung, hat die Normenreihe IEC 60076 als internationale Grundlage für Transformatoren festgelegt. Für die Polaritätskennzeichnung enthält die Norm IEC 60076-1 Leistungstransformatoren – Teil 1: Allgemeines klare Bestimmungen.

● Methode:Die IEC-Norm verwendet die „Punktnotation“ zur Kennzeichnung der Polarität von Transformatoren. Dabei wird ein Punkt an einer bestimmten Position im Wicklungsdiagramm des Transformators gesetzt, um die Polarität anzuzeigen.

● Spezielle Regel: Wenn Strom in den gepunkteten Anschluss der Hochspannungswicklung fließt, weist der gepunktete Anschluss der Niederspannungswicklung gleichzeitig eine positive Polarität auf. Diese Darstellung basiert auf dem Faradayschen Induktionsgesetz: Sind zwei Wicklungen in gleicher Richtung auf den Kern gewickelt und ihre relative Position fixiert, bleibt die Polarität der induzierten elektromotorischen Kraft konstant.

● Vorteile:

(1)Hochgradig intuitiv: Ein einfacher Punkt kann komplexe elektromagnetische Beziehungen darstellen.

(2)International anerkannt: Von den meisten Ländern direkt oder in gleichwertiger Form übernommen.

(3)Systemkompatibel: Kann zusammen mit anderen Kennzeichnungssystemen wie Phasensequenzen und Verbindungsgruppen verwendet werden.

Die IEC-Norm erlaubt zwar die physische Kennzeichnung von Transformatoren mit Polaritätspunkten, schreibt sie aber nicht vor, was zu unterschiedlichen Vorgehensweisen der Hersteller führt. Dennoch müssen alle IEC-konformen technischen Dokumentationen von Transformatoren eindeutige Informationen zur Polaritätskennzeichnung enthalten.

2. Normensystem des American National Standards Institute (ANSI)

Das vom American National Standards Institute (ANSI) entwickelte ANSI C57.12-Normensystem enthält spezielle Vorschriften für die Transformatorpolarität, die sich vor allem in folgenden Aspekten widerspiegeln:

● Regel: ANSI klassifiziert die Polarität von Transformatoren in zwei Typen: Additive Polarität und Subtraktive Polarität. Diese Klassifizierung hat ihre Wurzeln in frühen amerikanischen Traditionen des Transformatorenbaus.

● Testmethode:Schließen Sie die entsprechenden Anschlüsse der Hoch- und Niederspannungswicklung (z. B. H1 und X1) kurz, legen Sie eine Prüfspannung an die Hochspannungsseite an und messen Sie die Spannung zwischen dem anderen Anschlusspaar. Ist die gemessene Spannung die Summe der beiden Wicklungsspannungen, handelt es sich um additive Polarität; ist sie die Differenz, handelt es sich um subtraktive Polarität.

Tabelle 1: ANSI-Standardklassifizierung der Transformatorpolarität und Prüfverfahren

Ein besonderes Merkmal des ANSI-Standards ist seine Korrelation mit Anschlussgruppen. Bei den in den USA weit verbreiteten 120/240-V-Transformatoren mit geteilter Wicklung ist die korrekte Polaritätskennzeichnung entscheidend für die Ausgangsspannung der Sekundärseite. Falsche Anschlüsse können zu anormalen Ausgangsspannungen oder sogar zu Geräteschäden führen. Die US-Arbeitsschutzbehörde (OSHA) schreibt vor, dass alle in den USA verkauften Transformatoren den ANSI-Polaritätsstandards entsprechen müssen. Daher ist „ANSI-Transformatorpolaritätskonformität“ ein zentrales Stichwort auf dem nordamerikanischen Markt.

Aus technischer Sicht spiegelt die Polaritätsklassifizierung nach ANSI die magnetischen Kopplungsmethoden im Transformatorenbau wider. Subtraktive Transformatoren zeichnen sich typischerweise durch eine engere Wicklungskopplung und Materialien mit höherer Permeabilität aus, was zu kleineren Abmessungen und höherem Wirkungsgrad bei gleicher Leistung führt. Dies erklärt, warum moderne mittelgroße und große Transformatoren überwiegend in subtraktiver Bauweise eingesetzt werden.

 3. EN-Standardsystem der Europäischen Union

Die von der Europäischen Union übernommene Norm EN 60076 ist im Wesentlichen eine regionale Umsetzung der IEC-Norm, enthält aber zusätzliche Anforderungen. Die EN-Norm legt insbesondere Wert auf die Spezifikationen für die Polaritätskennzeichnung von Mehrwicklungstransformatoren und Spartransformatoren.

Für Transformatoren mit mehreren Wicklungen schreibt die EN-Norm die Bereitstellung einer Polaritätsmatrix in der technischen Dokumentation vor, um die Polaritätsverhältnisse aller Wicklungen übersichtlich darzustellen. Diese Anforderung ergibt sich aus dem weit verbreiteten Bedarf an Verbindungen mit mehreren Spannungsebenen in europäischen Stromnetzen, insbesondere bei der Integration erneuerbarer Energien mit komplexen Transformatoranschlüssen.

Tabelle 2: Beispiel einer Polaritätsmatrixtabelle für einen dreiphasigen Mehrwicklungstransformator

Die EN-Norm legt auch Anforderungen an die Haltbarkeit fest.  Kennzeichnung: Alle Polaritätskennzeichnungen vor Ort müssen aus witterungsbeständigen Materialien bestehen, um die Lesbarkeit während der gesamten 25-jährigen Lebensdauer des Transformators zu gewährleisten. Diese Anforderung ergibt sich aus den strengen europäischen Produkthaftungsgesetzen, nach denen Hersteller bei Fehlern aufgrund unklarer Kennzeichnungen mit schwerwiegenden Konsequenzen rechnen müssen.

Bemerkenswert ist, dass die EN-Norm zwar auf der IEC-Norm basiert, Die Kennzeichnung der Polarität ist ein obligatorischer Prüfpunkt bei der CE-Zertifizierung. Daher ist die „EN-konforme Polaritätskennzeichnung“ ein wichtiges Auswahlkriterium für europäische Käufer bei der Suche nach Transformatoren.

4. Chinesisches GB-Standardsystem

Der chinesische nationale Standard GB 1094.1 entspricht IEC 60076-1, weist jedoch einige Besonderheiten bei der Polaritätskennzeichnung auf, die internationale Käufer beachten sollten:

(1)Doppeltes Markierungssystem:Bei großen Transformatoren werden sowohl Punktnotationen als auch Textkennzeichnungen verwendet (z. B. „AX“ für gleichpolare Anschlüsse).
(2)Farbberatung:Manche Hersteller verwenden Gelb für gleichpolare Anschlüsse und Weiß für entgegengesetzte Polaritätsanschlüsse.
(3)Vor-Ort-Verifizierungsanforderung:GB schreibt vor der Installation eine Polaritätsprüfung und -aufzeichnung vor.

Als weltweit größter Transformatorenexporteur hat Chinas Standardisierung direkte Auswirkungen auf die globale Lieferkette. Daten von Alibaba International zeigen, dass „GB-Polaritätsstandard-Transformator“ ein häufig gesuchter Begriff unter Käufern in Schwellenländern ist, insbesondere in Südostasien und Afrika.

Ein besonderes Merkmal des GB-Standards ist die Integration der Polaritätskennzeichnung mit der Kennzeichnung der Anschlussgruppen (z. B. YNd11). Dieses kombinierte System reduziert Verdrahtungsfehler beim Bau großer Kraftwerke. Statistiken des Chinesischen Elektrizitätsrats zeigen, dass Transformatoren mit GB-Standard-Polaritätskennzeichnung in Auslandsprojekten eine Installationsfehlerrate von unter 0.5 % aufweisen, was die weltweite Akzeptanz des GB-Standards unterstreicht.

5. Wichtigste Punkte anderer regionaler Standards

Neben den wichtigsten Standardsystemen sind auch andere regionale Spezifikationen zur Polaritätskennzeichnung bemerkenswert:

(1) Japanischer JIS-Standard:Die Norm JIS C 4304 schreibt vor, dass Polaritätsmarkierungen deutlich von Phasensequenzmarkierungen (UVW) unterschieden werden müssen. Dies unterstreicht Japans hohen Stellenwert der Zuverlässigkeit von Nuklearanlagen. Die Norm legt fest, dass die Schrifthöhe der Polaritätsmarkierung mindestens 5 mm betragen muss, wodurch „JIS-Polaritätsmarkierung“ zu einem wichtigen Stichwort bei der Beschaffung von Präzisionsgeräten geworden ist.

(2) Indischer IS-Standard: Die Norm schreibt ausdrücklich vor, dass die Polaritätsmarkierungen für ölgekühlte Transformatoren gut sichtbar am Tank angebracht und nicht durch Rohrleitungen verdeckt sein müssen. Diese Anforderung beruht auf Wartungserwägungen im tropischen Klima Indiens, weshalb „tropentauglicher Transformator nach IS-Norm“ ein spezifischer Suchbegriff auf dem südasiatischen Markt ist.

(3) Russischer GOST-Standard:Verwendet ein einzigartiges dreieckiges Polaritätsmarkierungssystem, das in kalten Regionen eine bessere Sichtbarkeit bietet. GOST 30830 schreibt vor, dass die Polaritätsmarkierungen rot sein müssen und sich somit vom Gelb der Phasenmarkierungen abheben.

6. Risiken falscher Polaritätsmarkierung und -erkennungsmethoden

● Risiken einer falschen Polaritätsmarkierung
Eine falsche Polaritätskennzeichnung kann schwerwiegende Folgen haben, darunter:

(1)Ausgleichsströme in parallelgeschalteten Transformatoren (bis zum 10-fachen des Nennstroms).

(2)Fehlfunktion des Schutzrelais.

(3)Messsystemfehler (bis zu 20%).

● Methoden zur Polaritätserkennung
Drei grundlegende Methoden zur Polaritätserkennung vor Ort:

(1)Gleichstrom-Impulsmethode: Basierend auf dem Lenzschen Gesetz, unter Verwendung einer Batterie und eines Zeigervoltmeters.

(2)VerbindenDen Pluspol der Batterie an H1 und den Minuspol an H2 anschließen.

(3)Verbinden Den positiven Anschluss des Voltmeters an X1 und den negativen an X2 anschließen.

Ein positiver Ausschlag beim Einschalten deutet auf subtraktive Polarität hin; ein negativer Ausschlag deutet auf additive Polarität hin.

Wechselspannungsmethode: Basierend auf dem Windungszahlverhältnis des Transformators.

Verbinden Sie H1 und X1.

Legen Sie an der Hochspannungsseite eine geeignete Wechselspannung (V1) an.

Messen Sie die Spannung (V2) zwischen H2 und X2.

Wenn V2 = V1 - Vsecondary, handelt es sich um subtraktive Polarität.

Phasenvergleichsmethode: Hierbei wird ein Phasenmesser verwendet, um die Phasendifferenz zwischen Hochspannung und Niederspannung direkt zu messen.

Geeignet zur Überprüfung der Polarität von Dreiphasentransformatoren.

Kann gleichzeitig Verbindungsgruppen bestätigen.

Branchenzahlen zeigen, dass automatische Polaritätstester die Erkennungszeit um 80 % reduzieren können, was „automatischer Polaritätstester für Transformatoren“ zu einem beliebten Stichwort bei der Gerätebeschaffung macht.

Zusammenfassend

Das genaue Verständnis und die Einhaltung internationaler Normen für die Kennzeichnung der Polarität von Transformatorleitungen (z. B. IEC, ANSI, EN, GB) sind entscheidend für die sichere Verbindung, den zuverlässigen Betrieb und die effiziente Wartung globaler Stromversorgungsanlagen. Angesichts der Unterschiede in den Kennzeichnungsmethoden, Anwendungsanforderungen und dem jeweiligen Fokus auf die Einhaltung regionaler Normen empfehlen wir internationalen Einkäufern und Ingenieurteams dringend Folgendes:

(1)Verdeutlichen Sie die verbindlichen Normenanforderungen für die Zielmärkte (z. B. ANSI C57.12 für Nordamerika, EN 60076 für Europa).

(2)Prüfen Sie die technische Dokumentation der Hersteller (einschließlich Zeichnungen, Matrixtabellen und Testberichte) sorgfältig.

(3)Bei kritischen Projekten sollte eine unabhängige Polaritätsprüfung durch Dritte durchgeführt werden, um Risiken wie Ausgleichsströme, Schutzfunktionsstörungen oder Messfehler zu minimieren.

(4)Halten Sie sich über die neuesten Änderungen der IEC-Normen auf dem Laufenden (z. B. die neuen Regeln für digitale Kennzeichnungen in IEC 60076-1:2023), um mit den technologischen Trends Schritt zu halten und Beschaffungsentscheidungen zu optimieren.

Als professioneller Transformatorenlieferant verpflichten wir uns zur Bereitstellung von Geräten, die den wichtigsten internationalen Marktstandards entsprechen und durch mehrsprachige technische Dokumentationen unterstützt werden, um eine nahtlose Integration und einen vorschriftsmäßigen Betrieb in globalen Energieprojekten zu gewährleisten.

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LuShan, Europäische Sommerzeit.1975, ist ein chinesischer professioneller Hersteller, spezialisiert auf Leistungstransformatoren und Reaktoren für50 Jahre. Führende Produkte sind Einphasentransformator, Dreiphasentransformator Isolierung Transformatoren, elektrischer Transformator, Verteiltransformator, Abwärts- und Aufwärtstransformator, Niederspannungstransformator, Hochspannungstransformator, Steuertransformator, Ringkerntransformator, R-Kern-Transformator;Gleichstrominduktoren, Wechselstromreaktoren, Filterreaktoren, Netz- und Lastreaktoren, Drosseln, Filterreaktoren und Zwischen- und Hochfrequenzprodukte.

Unsere Kraft Transformatoren und Reaktoren werden in zehn Anwendungsbereichen häufig eingesetzt: Schnellverkehr, Baumaschinen, erneuerbare Energien, intelligente Fertigung, medizinische Geräte, Explosionsschutz in Kohlebergwerken, Erregersysteme, Vakuumsintern (Öfen), zentrale Klimaanlagen.

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