Verhalten des Drehstromtransformators für unsymmetrische Netzzustände im Verteilnetz

Als Standardmodell jedes Drehstromtransformators gilt die T-Ersatzschaltung eines Zweiwicklungstransformators, welche für die Netzberechnung in einem symmetrischen elektrischen Drehstromnetz eingesetzt wird. Diese Ersatzschaltung wird von einem detaillierten geometrischen Modell mit validen Vereinfachungen für die Netzberechnung im Niederfrequenzbereich abgeleitet. In dieser Arbeit wird ein alternatives Modell des Drehstromtransformators untersucht, welches für die Netzberechnung unsymmetrischer Netzzustände infolge einer Spannungsunsymmetrie geeignet ist. Das Modell bildet das Verhalten für ausgewählte Fehlerfälle besser nach als die T‑Ersatzschaltung. Darüber hinaus ermöglicht das Modell, welches als topologisch korrektes Modell (TK‑Modell) bezeichnet wird, einen höheren Freiheitsgrad bei der Berücksichtigung des geometrischen Aufbaus des Drehstromtransformators. In dieser Arbeit wird auf die Ausbreitung einer Spannungsunsymmetrie in Energieversorgungssystemen sowie auf ihre Auswirkung auf einen Drehstromtransformator eingegangen. Als Drehstromtransformator wird ein dreiphasiger Leistungstransformator mit einem gemeinsamen Eisenkern für drei Leiter ausgewählt. Weiterhin werden allgemeine Erkenntnisse über die Strangspannung bei unsymmetrischen Netzzuständen gewonnen. Der unsymmetrische Netzzustand wird durch eine Spannungsunsymmetrie an den Transformatorklemmen nachgebildet. Das Verhalten des Drehstromtransformators unter Berücksichtigung dieser Fehlerbetrachtung wird theoretisch beschrieben. Anschließend wird eine Ersatzschaltung des topologisch korrekten Modells in symmetrischen Komponenten abgeleitet. Diese Darstellung bietet die Möglichkeit, die magnetische Kopplung zwischen den Schenkeln im Transformator bei einem unsymmetrischen Netzzustand theoretisch zu analysieren und zu bewerten. Im Anschluss wird ein elektrisches Energieversorgungsnetz mit einer einpoligen Leiterunterbrechung analysiert. Einerseits verursacht diese Fehlerart Probleme mit seiner Erkennung durch herkömmliche Netzschutzeinrichtungen. ...