Die Auswahl eines Stromwandlers für Schutzanwendungen unterscheidet sich von der Auswahl eines Stromwandlers für Messanwendungen. Schutz-Stromwandler müssen unter anormalen Bedingungen, insbesondere bei Kurzschlüssen und Erdschlüssen, ordnungsgemäß funktionieren. Ihr Zweck besteht nicht nur darin, den Strom bei normaler Last genau zu messen, sondern Fehlerströme so genau wiederzugeben, dass Schutzrelais Fehler schnell erkennen und beheben können. Dies erfordert die Beachtung des Genauigkeitsgrenzfaktors, des zusammengesetzten Fehlers, der Kniepunktspannung, der thermischen Nennwerte und der dynamischen Stabilität.
Der erste Schritt besteht darin, das Schutzsystem zu verstehen. Überstrom-, Differential-, Distanz-, Erdschluss- und Transformatorschutz stellen unterschiedliche Anforderungen an den Stromwandler. Für einen einfachen Überstromschutz kann ein Stromwandler der Klasse 5P oder 10P ausreichend sein. Für den Differentialschutz müssen die Stromwandler auf allen Seiten des Schutzbereichs über übereinstimmende Eigenschaften verfügen, um Fehlauslösungen zu vermeiden. Für den Distanzschutz sind Phasengenauigkeit und Transientenverhalten wichtig. Die Anforderungen des Relaisherstellers sollten stets befolgt werden.
Der Genauigkeitsgrenzfaktor (ALF) gibt an, wie oft der Nennprimärstrom der Stromwandler führen kann, während er innerhalb seines angegebenen Gesamtfehlers bleibt. Ein mit 5P10 gekennzeichneter Stromwandler hat einen Gesamtfehler von 5 % bis zum 10-fachen des Nennstroms. Ein 5P20 CT kann eine Genauigkeit bis zum 20-fachen des Nennstroms aufrechterhalten. Der ALF muss hoch genug für den maximalen Fehlerstrom am Installationsort sein. Wenn der ALF zu niedrig ist, kann der Stromwandler während eines Fehlers in die Sättigung gehen und das Relais funktioniert möglicherweise nicht oder zu langsam.
Die Kniepunktspannung ist ebenfalls wichtig, insbesondere für den Differentialschutz mit hoher-Impedanz und einige elektromechanische Relais. Es gibt den Punkt an, an dem der CT-Kern zu sättigen beginnt. Eine höhere Kniepunktspannung bedeutet, dass der Stromwandler größere Fehlerströme ohne Verzerrung reproduzieren kann. Der erforderliche Wert hängt von der Relaisbelastung, dem Leitungswiderstand und der Höhe des Fehlerstroms ab. Der Sekundärwicklungswiderstand des Stromwandlers und die angeschlossene Bürde müssen in die Berechnung einbezogen werden.
Kurzfristige thermische Strom- und dynamische Stromwerte müssen überprüft werden. Diese Nennwerte geben an, wie viel Fehlerstrom der Stromwandler über einen bestimmten Zeitraum ohne Schaden aushalten kann. Der Primärleiter, die Isolierung und die mechanische Struktur müssen den thermischen und magnetischen Kräften standhalten, die durch einen Kurzschluss entstehen. Hochstromsysteme erfordern Stromwandler mit robuster Konstruktion und hoher Kurzzeitleistung.
Die Belastung ist ein weiterer kritischer Faktor. Schutz-Stromwandler müssen das Relais, die Verkabelung und die Hilfsgeräte versorgen. Wenn die Gesamtbelastung den CT-Nennwert überschreitet, kann es zu einer frühzeitigen Sättigung des CT kommen, was die Schutzzuverlässigkeit verringert. Lange Sekundärkabel erhöhen die Belastung, sodass möglicherweise größere Leitergrößen oder kürzere Strecken erforderlich sind. Der Sekundärkreis darf niemals geöffnet werden, solange Primärstrom fließt, da sonst gefährliche Spannungen auftreten können.
Installation und Tests sind unerlässlich. Die richtige Polarität, Phasenidentifikation, Erdung und Verkabelung müssen überprüft werden. Primäre Einspritztests oder sekundäre Einspritztests werden häufig verwendet, um Verhältnis, Polarität und Relaisbetrieb zu bestätigen. Der Stromwandler muss außerdem mit der Schaltanlage, der Sammelschiene und den Umgebungsbedingungen kompatibel sein. Ein richtig ausgewählter Schutz-Stromwandler bleibt bei Fehlern genau, koordiniert sich ordnungsgemäß mit den Relais und trägt dazu bei, Geräteschäden und Sicherheitsrisiken zu verhindern.