Was ist das Spannungsverhältnis?

Das auf dem Typenschild eines Transformators angegebene Spannungsverhältnis bezieht sich auf das Spannungsverhältnis des Transformators im Leerlauf. Sie dient dem Hersteller als Parameter zur Beurteilung, ob die Windungszahl der Wicklung den vorgegebenen Anforderungen entspricht. Das tatsächliche Spannungsverhältnis im Betrieb wird von der Art der Last (kapazitiv oder induktiv), der Größe des Laststroms und den Parametern des Transformators selbst, wie Widerstand und Induktivität, beeinflusst. Es muss unbedingt betont werden, dass es sich beim Spannungsverhältnis um ein Konzept handelt, das sich auf das Spannungsverhältnis im Leerlauf und nicht auf das Spannungsverhältnis während des tatsächlichen Betriebs bezieht.

Bei der Angabe des Spannungsverhältnisses ist bei Drehstromtransformatoren das Verhältnis der Netzspannungen anzugeben. Beispielsweise kann ein Yd-geschalteter Transformator mit 121,000 V/10,500 V gekennzeichnet werden. Bei Stufenwechseln kann er als (110,000 ± 8×1.25 %) V/10,500 V gekennzeichnet werden. Die angegebenen Spannungswerte beziehen sich alle auf die Netzspannung und die Einheit kann in Volt oder Kilovolt ausgedrückt werden. Bei einphasigen Transformatoren erfolgt die Kennzeichnung jedoch nicht nach der Netzspannung, sondern nach der Phasenspannung. Die Phasenspannung für Y-geschaltete Transformatoren muss durch Division der Netzspannung durch √3 ermittelt werden.

Das Konzept des Spannungsverhältnisses sieht vor, dass die Primärseite Y- oder YN-verbunden ist, wenn eine Dreiphasengruppe gebildet wird, während die Sekundärseite in einer Dreieckskonfiguration (d) verbunden ist. Daher muss das Spannungsverhältnis im Leerlauf vorschriftsmäßig gekennzeichnet werden. Bei Dreiwicklungstransformatoren sollte zuerst die Hochspannung, dann die Mittelspannung und schließlich die Niederspannung markiert werden.

Wenn es positive und negative Bereiche für Stufenschaltungen gibt, können diese separat gekennzeichnet werden, z. B.:

(110,000±8×1.25%)V/(35,000+}×2.5%)V/10,500V.

Der spezifische Wert der Stufenspannung ist ein Parameter zur Bestimmung der Windungszahl der Stufenwicklung. Daher kann die Abgriffspannung höher sein als die maximale Spannung (U) des Systems. Wenn wir beispielsweise 121,000 ± 5 % V zur Veranschaulichung nehmen, entsprechen 121,000 + 5 % 127,050 V, was größer als der U des 110-kV-Pegels (= 126 kV) ist. Dies bedeutet, dass während des Betriebs, wenn sich der Transformator in der maximalen Stufenposition befindet, die Stufenspannung 127,050 V beträgt und die an den verschiedenen Stufenpositionen des Transformators anliegenden Spannungen 126,000 V nicht überschreiten sollten. Bei der maximalen Stufenstellung arbeitet der Transformator in einem untererregten Zustand, während er bei der minimalen Stufenstellung (minimale Stufenspannung von 114,950 V) in einem übererregten Zustand arbeitet. Die Übererregung sollte den Standardvorschriften entsprechen und eine Übererregung von 10 % bei langfristiger Leerlast und eine Übererregung von 5 % bei langfristiger Volllast ermöglichen. Andernfalls sollte die Stufenposition geändert werden, um den Übererregungsanforderungen gerecht zu werden, oder die an verschiedene Stufenpositionen angelegten Spannungen sollten angepasst werden.

Das Spannungsverhältnis muss nicht unbedingt dem Windungsverhältnis entsprechen; Das Windungsverhältnis ist das gemessene Spannungsverhältnis und sollte nach Addition der in der Norm angegebenen zulässigen Abweichung dem Spannungsverhältnis entsprechen. Daher sollte das Spannungsverhältnis auch im Leerlauf dem Nennspannungsverhältnis entsprechen. Der Unterschied zwischen dem gemessenen Spannungsverhältnis und der angegebenen zulässigen Abweichung sollte den Standards entsprechen.

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