Bürdenmessung an Strom und Spannungswandlern im Prüffeld
Verlassen Sie sich bei der Genauigkeitsklasse eines Messwandlers nicht auf das Datenblatt, sondern auf die Bürdenmessung im eingebauten Zustand. Technisch umfasst die Bürdenmessung Stromwandler und Spannungswandler gleichermaßen. Ein Wandler hält seine spezifizierte Klasse nur innerhalb des Lastbereichs, für den er ausgelegt wurde. Verlässt der Sekundärkreis dieses Fenster, verschiebt sich die Fehlerkurve messbar.
Im Typenschild stehen zu jedem Wandler Bürde und Genauigkeitsklasse nebeneinander.
Real sieht der Sekundärkreis meist anders aus. Leitungslängen, Klemmenübergänge und angeschlossene Messgeräte ergeben in Summe einen Wert, der vom Datenblatt abweicht. Erst die Messung am eingebauten Wandler zeigt, was der Sekundärkreis tatsächlich fordert. Genau hier setzt eine belastbare Bürdenmessung an.
Seit 1920 entwickelt ZERA GmbH Prüftechnik für diese Aufgabe. Zum Standardumfang unserer Systeme für die Prüfung von Strommesswandlern gehört die Bürdenmessung. Genauigkeitsklassen bis 0,01% und die Rückführbarkeit auf die PTB sichern jedes Ergebnis ab. Unser Kalibrierlabor ist DAkkS-akkreditiert, entwickelt und gefertigt wird in Königswinter.
Von der Nennbürde hängt die erreichbare Genauigkeitsklasse ab
Als Nennbürde gilt der Wert, für den ein Hersteller die Klasse zusichert. Ihre Unterlagen weisen die Bürde Stromwandler und Spannungswandler getrennt aus, üblicherweise in VA bei einem definierten Leistungsfaktor. Weicht die Betriebsbürde stark von diesem Auslegungspunkt ab, wächst der Übersetzungs- und Winkelfehler. Eine Bürdenmessung macht diese Abweichung sichtbar.
Unterlastung ist dabei häufiger als Überlastung. Moderne Zähler und Schutzgeräte ziehen kaum noch Leistung, während viele Wandler weiterhin auf 5 VA oder 10 VA ausgelegt sind. Ein auf 10 VA spezifizierter Stromwandler kann bei 0,5 VA Betriebslast deutlich außerhalb seiner Klasse arbeiten. Prüfvorschriften behandeln die Bürde Messwandler und Sekundärleitung deshalb als Einheit.
Grenzen für diesen Nachweis setzt die IEC 61869. Für Spannungswandler gelten eigene Bedingungen, die unsere Systeme für die Prüfung von Spannungsmesswandlern abbilden. Ohne dokumentierte Bürdenmessung bleibt jede Klassenangabe eine Annahme.
Am Stromwandler die Bürde messen statt sie rechnerisch abzuschätzen
Sie können die Bürde berechnen, sobald Leitungslänge, Querschnitt und Klemmenwiderstände bekannt sind. Im Bestand sind diese Angaben selten vollständig. Alte Verdrahtungen, nachgerüstete Messgeräte und Übergangswiderstände an Klemmen verändern den Wert, ohne dass es jemand dokumentiert. Rechnen Sie den Wert, erhalten Sie einen Planungswert, messen Sie ihn, einen Nachweis. Diesen Nachweis liefert allein die Bürdenmessung.
Ein Prüfsystem muss deshalb am Stromwandler Bürde messen und dokumentieren können, ohne den Sekundärkreis zu unterbrechen. Damit vereint die Bürde Elektrotechnik und Metrologie in einer einzigen Kenngröße. Der Vergleich von Betriebsbürde und Nennbürde ergibt erst im laufenden Netzbetrieb ein belastbares Bild. Für Anlagen mit Verrechnungsmessung ist dieser Nachweis wirtschaftlich unmittelbar relevant, weil jede Abweichung direkt in die Abrechnung wandert.
Bei der Wandlerprüfung im Feld übernimmt der Stromwandleranalysator die Bürdenmessung, die Übersetzung und die Fehlerkurve in einem Durchgang. Alle Ergebnisse landen direkt im Prüfprotokoll und sind gegenüber Netzbetreibern und Eichbehörden verwendbar. Damit ersetzt eine nachvollziehbare Bürdenmessung die Schätzung durch einen belegten Wert.
Auswahlkriterien für Strombürden und Spannungsbürden
Im Aufbau verbindet der Bürdenwiderstand Stromwandler und Messgerät. Klassische Widerstandssätze sind robust, aber unflexibel. Jeder Prüfpunkt erfordert Umstecken, jede Erweiterung neue Bauteile, und die Eigenerwärmung verändert den Wert unter Last. Bei Klassen unterhalb von 0,2 stößt dieser Aufbau an seine Grenzen. Eine reproduzierbare Bürdenmessung wird damit aufwendig.
Eine elektronische Bürde bildet den gewünschten Lastpunkt dagegen einstellbar nach. Für die Auswahl zählen Bürdenbereich, einstellbarer Leistungsfaktor, Auflösung und die Frage, ob Strom- und Spannungspfad getrennt bedient werden. Wie schnell eine Bürdenmessung im Alltag abläuft, hängt vor allem am Umbauaufwand. Beide Konzepte ordnet die folgende Übersicht anhand der Kriterien ein, die im Prüffeld über diesen Aufwand entscheiden.
| Kriterium | Widerstandssatz | Elektronische Bürde |
|---|---|---|
| Lastpunkte | fest gestuft | stufenlos einstellbar |
| Leistungsfaktor | bauartbedingt | frei wählbar |
| Umbauaufwand | Umstecken je Punkt | Umschalten per Software |
| Eigenerwärmung | wirkt auf den Wert | kompensiert |
| Eignung ab Klasse 0,2 | eingeschränkt | durchgängig |
Der Unterschied wirkt sich vor allem auf die Prüfzeit aus. Wo ein Widerstandssatz mehrere Umbauten je Wandler verlangt, durchläuft eine elektronische Bürde die Lastpunkte automatisiert. Bei Serienprüfungen amortisiert sich der Mehrpreis über die eingesparte Prüffeldzeit, bei Einzelprüfungen bleibt der Widerstandssatz eine vertretbare Wahl.
Elektronische Bürden ESCB und ESVB aus dem ZERA Portfolio
Für die Bürdenmessung an Stromwandlern liefern wir die elektronischen Strombürden ESCB100 und ESCB200, für Spannungswandler die Spannungsbürden ESVB100 und ESVB200. Beide Baureihen bilden Lastpunkte und Leistungsfaktoren stufenlos nach und lassen sich in bestehende Prüfplätze einbinden. Ohne zusätzlichen Verdrahtungsaufwand ergänzen sie unsere Systeme der Messwandler- und Schaltgeräteprüfung, auch in gewachsenen Prüfplätzen.
Gefertigt nach ISO 9001:2015 entstehen alle Geräte in Königswinter. Die Rekalibrierung übernimmt anschließend unser DAkkS-akkreditiertes Labor mit voller Rückführung auf nationale Normale. Damit bleibt die Messkette vom Prüfling bis zum Normal lückenlos belegbar, was bei Audits und im Streitfall zählt, und auch die Bürdenmessung selbst wird nachweisbar richtig. In der Auslegung dieser Geräte stecken über 100 Jahre Erfahrung in der Messwandlerprüfung, Partner in mehr als 70 Ländern setzen sie ein. Unsere Ingenieure beraten Sie zur passenden Konfiguration für Ihren Prüfplatz, von der einzelnen Bürde bis zum vollständigen Prüfsystem. Sprechen Sie uns an, wenn die Bürdenmessung in Ihrem Prüffeld belastbarer werden soll.
