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Berechnen Sie Primär- und Sekundärstrom eines Transformators aus Nennscheinleistung und Spannungen sowie den Kurzschlussstrom an seinen Klemmen aus der Impedanz.
Sekundärstrom je Außenleiter
1.443A
Drehstromtransformator bei Volllast.
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Single-phase I = S × 1000 ÷ VThree-phase I = S × 1000 ÷ (√3 × VLL)Short-circuit Isc = IFL × 100 ÷ Z%
Ein Drehstromtransformator mit 1.000 kVA von 11 kV auf 400 V führt bei Volllast primärseitig 52,49 A und sekundärseitig 1.443 A, je Außenleiter. Bei 6 % Impedanz kann er an seinen Klemmen bis zu 24,06 kA in einen Kurzschluss liefern.
Tipp: Bemessen Sie Messstromwandler nach dem Laststrom je Phase, nicht nach der Transformatornennleistung, außer der Transformator arbeitet nahe Volllast.
Ein Transformator wird in kVA bemessen. Sein Volllaststrom ergibt sich allein aus Nennscheinleistung und Spannung: Bei einem Dreiphasentransformator teilen Sie die kVA durch √3 mal die Spannung zwischen Außenleitern. Ein 1.000-kVA-Transformator führt bei 400 V in jedem Außenleiter 1.443 A und bei 11 kV 52,49 A. Die Impedanz auf dem Typenschild bestimmt unter Annahme einer unendlich starken vorgelagerten Quelle den höchsten Fehlerstrom, den er liefern kann.
I = S × 1000 ÷ (√3 × VLL)
S ist die Nennscheinleistung in kVA und VLL die Spannung zwischen Außenleitern der jeweiligen Wicklung. Berechnen Sie den Strom getrennt für Primär- und Sekundärseite.
I = S × 1000 ÷ V
Hier entfällt √3: Eine Wicklung überträgt die kVA bei ihrer eigenen Spannung.
I = IFL × Auslastung % ÷ 100
Bei 60 % seiner kVA-Nennleistung führt ein Transformator 60 % seines Volllaststroms. Der Leistungsfaktor erscheint nicht, weil er bereits in der Scheinleistung berücksichtigt ist.
Isc = IFL × 100 ÷ Z%
Z% ist die Impedanz auf dem Typenschild. Das Ergebnis setzt eine unendlich starke vorgelagerte Quelle voraus und ist der höchste Strom, den dieser Transformator liefern kann; Leitungen und Netz verringern den tatsächlichen Wert.
Bei Volllast führt die Sekundärseite 1.000 × 1.000 ÷ (1,732 × 400) = 1.443 A je Außenleiter; die Primärseite bei 11 kV führt 52,49 A. Mit 6 % Impedanz kann der Fehlerstrom an den Sekundärklemmen bis zu 1.443 × 100 ÷ 6 = 24,06 kA erreichen. Die Hauptverteilung muss diesen Wert aushalten können.
Sekundärstrom je Außenleiter 1.443 A Im Rechner öffnen
Eine typische nordamerikanische Station: 601,4 A auf der 480-V-Seite und 20,92 A auf der 13,8-kV-Seite. Bei 5 % Impedanz beträgt der sekundäre Kurzschlussstrom höchstens 12,03 kA.
Sekundärstrom je Außenleiter 601,4 A Im Rechner öffnen
Bei 75 % von 630 kVA führt ein Transformator von 20 kV auf 400 V in jedem sekundären Außenleiter 682 A. Für die Messung sollten Stromwandler nach dieser gemessenen Last statt nach den 909 A bei Volllast bemessen werden, wenn der Transformator nie nahe seiner Nennleistung betrieben wird.
Sekundärstrom je Außenleiter 682 A Im Rechner öffnen
Leiterstrom bei Volllast für übliche dreiphasige Nennleistungen und Spannungen.
| Nennleistung (kVA) | 400 V (A) | 480 V (A) | 11 kV (A) | 20 kV (A) |
|---|---|---|---|---|
| 50 | 72,2 | 60,1 | 2,6 | 1,4 |
| 100 | 144,3 | 120,3 | 5,2 | 2,9 |
| 160 | 230,9 | 192,5 | 8,4 | 4,6 |
| 200 | 288,7 | 240,6 | 10,5 | 5,8 |
| 250 | 360,8 | 300,7 | 13,1 | 7,2 |
| 315 | 454,7 | 378,9 | 16,5 | 9,1 |
| 400 | 577,4 | 481,1 | 21,0 | 11,5 |
| 500 | 721,7 | 601,4 | 26,2 | 14,4 |
| 630 | 909,3 | 757,8 | 33,1 | 18,2 |
| 800 | 1.154,7 | 962,3 | 42,0 | 23,1 |
| 1.000 | 1.443,4 | 1.202,8 | 52,5 | 28,9 |
| 1.250 | 1.804,2 | 1.503,5 | 65,6 | 36,1 |
| 1.600 | 2.309,4 | 1.924,5 | 84,0 | 46,2 |
| 2.000 | 2.886,8 | 2.405,6 | 105,0 | 57,7 |
| 2.500 | 3.608,4 | 3.007,0 | 131,2 | 72,2 |
Bei einem Dreiphasentransformator teilen Sie die kVA durch √3 mal die Spannung in kV: 1.000 kVA ÷ (1,732 × 0,4 kV) = 1.443 A. Bei einem Einphasentransformator teilen Sie durch die Spannung in kV.
Die Nennleistung ist Scheinleistung und berücksichtigt den Leistungsfaktor der angeschlossenen Last bereits. Der Strom erwärmt die Wicklungen; die kVA bestimmen ihn unmittelbar.
Nehmen Sie den Wert vom Typenschild oder Prüfzeugnis. Verteilungstransformatoren liegen häufig zwischen 4 % und 6 %, größere Anlagen eher am oberen Ende dieses Bereichs. Eine geringere Impedanz bedeutet höheren Fehlerstrom.
Nein. Er ist unter den Rechenannahmen eine obere Grenze. Das vorgelagerte Netz und die Kabel zwischen Transformator und Fehlerstelle bringen zusätzliche Impedanz ein und verringern den Strom. Eine Schutzstudie berücksichtigt das gesamte Netz.
Ein ZEM auf der Niederspannungsseite misst die tatsächliche Transformatorlast. Für große Leiter und Sammelschienen können geteilte Stromwandler oder flexible Rogowski-Spulen eingesetzt werden.
