Küstensalznebel: Wie unterscheiden sich Trockentransformatoren und ölgefüllte Transformatoren hinsichtlich der Isolationszuverlässigkeit?

Der Vorteil des ölgefüllten Transformators liegt darin, dass der Kessel und das Öl-Papier-Isolierungssystem zusammen ein geschlossenes System bilden. Solange die Abdichtung intakt ist, können äußerer Salznebel und Feuchtigkeit die Hauptisolierung kaum direkt erreichen. Bei einem Trockentransformator hingegen sind die Wicklungen, die Isolierflächen und die metallischen Verbindungsteile weitaus stärker auf das Gehäuse, die Beschichtungen, die Dichtungen und die Umweltkontrolle angewiesen, um ihr Isolationsniveau aufrechtzuerhalten.

Dies bedeutet nicht, dass Trockentransformatoren nicht in Küstenumgebungen eingesetzt werden können. Der entscheidende Punkt ist, dass eine IP-Schutzart nicht als Korrosionsschutzklasse behandelt werden darf und der Gehäuseschutz nicht mit dem Schutz des Isolierungssystems gleichgesetzt werden darf.

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Warum sind Trockentransformatoren in Küstenumgebungen einem höheren Isolationsrisiko ausgesetzt?

Die größte Gefahr durch Küstensalznebel besteht nicht nur darin, dass er Metall korrodiert. Vielmehr bildet sich aus dem auf Isolierflächen abgelagerten Salz unter hoher Luftfeuchtigkeit oder Kondensation ein leitfähiger Film, der den Oberflächenkriechstrom erhöht und wiederum Kriechströme, Verschmutzungsüberschläge und Teilentladungen auslöst.

Wenn die Wicklungsoberflächen, isolierenden Stützen und Klemmenblöcke eines Trockentransformators langfristig einer solchen Umgebung ausgesetzt sind, ist das Risiko direkter als bei einem ölgefüllten Transformator.

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Warum reicht die Erhöhung der IP-Schutzart allein nicht aus?

Eine IP-Schutzart beschreibt lediglich die Fähigkeit eines Gehäuses, feste Fremdkörper und Wasser fernzuhalten, beispielsweise staubdicht, strahlwassergeschützt oder sprühwassergeschützt. Sie bewertet nicht die Salznebelkorrosion, Kondensation, UV-Alterung, Beschichtungsbeständigkeit, Kriechstrecke, Klemmenkorrosionsschutz oder die Langzeitdichtungszuverlässigkeit.

Häufige Probleme umfassen Folgendes:

• Eine hohe IP-Schutzart bedeutet keinen Salznebelschutz. IP65 oder IP56 können Wasserstrahlen abhalten, aber Salznebelpartikel können dennoch durch Spalten, Belüftungsöffnungen, Kabeldurchführungen und gealterte Dichtungen eindringen.
• Im Inneren der Anlage bildet sich Kondenswasser. Selbst wenn kein Wasser in das Gehäuse eindringt, kann der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht Kondensation im Gehäuseinneren erzeugen und isolierende Oberflächen anfeuchten.
• Dichtungen altern. Gummidichtungen, Dichtmassen und Kabelverbindungen verlieren nach langer Einwirkung von Salznebel und UV-Strahlung allmählich ihre Schutzfähigkeit.
• Klemmen und Befestigungselemente bleiben Schwachstellen. So gut der Gehäuseschutz auch sein mag, Klemmen, Schrauben und Erdungsschienen ohne Korrosionsschutzbehandlung korrodieren dennoch, überhitzen und verringern die Isolationszuverlässigkeit.
• Eine übermäßige Gehäuseabdichtung kann die Wärmeableitung beeinträchtigen. Trockentransformatoren sind auf Luftkühlung angewiesen. Wenn das Gehäuse zu dicht abgedichtet ist, ohne einen rationalen Luftstrompfad und Entfeuchtungsmaßnahmen, werden interne Wärme und Feuchtigkeit noch schwerer abzuführen.

Daher reicht es bei der Auswahl eines Trockentransformators nicht aus, eine Gehäuseschutzart von IP54 oder IP65 festzulegen. Ein vernünftigerer Ansatz besteht darin, die IP-Schutzart als Basisanforderung zu betrachten und Salznebelschutz, Kondensationsschutzdesign sowie Kriechstreckenanforderungen für die Außenisolierung hinzuzufügen.

Empfohlene Konfiguration für Trockentransformatoren in Küstenumgebungen

• Upgrade des Gehäusematerials. Bevorzugen Sie Edelstahl 304 oder 316L oder Stahlblech mit einer hochwertigen Korrosionsschutzbeschichtung, und wählen Sie Befestigungselemente aus salznebelbeständigen Materialien.
• Verstärkte Dichtungsstruktur. Verwenden Sie witterungsbeständige Dichtungen für Türränder, Sichtfenster, Kabeldurchführungen und Belüftungsöffnungen, damit Salznebel nicht direkt auf die Wicklungen blasen kann.
• Kondensationsschutzmaßnahmen. Installieren Sie Heizungen, Temperatur- und Feuchteregler oder Zwangsbelüftung, um Kondensation im Gehäuseinneren zu reduzieren.
• Stärkere Wicklungsisolierung. Verwenden Sie Vakuumdruckimprägnierung (VPI), Epoxidharzguss oder ein höherwertiges feuchtigkeitsbeständiges Isolationssystem, um das Risiko von Mikroporen und Feuchtigkeitsaufnahme zu verringern.
• Korrosionsschutz für Klemmen und Verbindungen. Hoch- und Niederspannungsklemmen, Erdungsschienen und Schrauben sollten verzinnt, versilbert, aus Edelstahl oder gleichwertig gegen Korrosion geschützt sein.
• Vergrößerte Kriechstrecke der Außenisolierung. Überprüfen Sie in Küstensalznebelumgebungen die spezifische Kriechstrecke gegen eine höhere Verschmutzungsstufe und verwenden Sie bei Bedarf Verbundisolierungsteile aus Silikonkautschuk oder verlängern Sie den Kriechweg.
• Überprüfung der Salznebel- und Feuchtwärmeleistung. Fordern Sie vom Lieferanten Salznebelprüf-, Feuchtwärmeprüf-, Kondensationsprüf- und Teilentladungsprüfberichte an, anstatt nur ein IP-Schutzart-Zertifikat.

Auch ölgefüllte Transformatoren sind nicht völlig risikofrei

In Küstenumgebungen können bei ölgefüllten Transformatoren weiterhin folgende Probleme auftreten:

• Feuchtigkeitseintritt durch Versagen von Tanknähten, Dichtungen oder dem Atemventil;
• Korrosion von Durchführungen, Klemmen und Kühlern;
• Feuchtigkeitsaufnahme, sobald das Silicagel im Atemventil gesättigt ist;
• Steigender Feuchtigkeitsgehalt im Öl über den Langzeitbetrieb, was die Durchschlagsfestigkeit verringert.

Im Vergleich zu Trockentransformatoren ist die Hauptisolierung eines ölgefüllten Transformators jedoch durch den Tank und das Isolieröl isoliert. Solange die Dichtungs- und Atemsysteme zuverlässig sind, hat externer Salznebel relativ wenig direkte Auswirkung auf die Hauptisolierung. Dies ist auch ein wichtiger Grund, warum ölgefüllte Transformatoren in Küsten-, Außen- und stark verschmutzten Umgebungen weiterhin weit verbreitet sind.

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Fazit zur Auswahl

• Höheres Risiko für Isolationsfehler. Trockenleistungstransformatoren, insbesondere solche, die sich nur auf ein Gehäuse mit höherer IP-Schutzart verlassen und über keinen Salznebel- oder Kondensationsschutz verfügen.
• Stärkere Umweltisolierung. Ölgefüllte Transformatoren, wobei jedoch auf die Abdichtung des Tanks, Atemvorrichtungen, Durchführungen und den Korrosionsschutz externer Metallteile geachtet werden muss.
• Eine IP-Schutzart kann Korrosion nicht allein verhindern. Sie ist lediglich ein Index für den Schutzgrad des Gehäuses gegen das Eindringen von Fremdkörpern und kann keinen Salznebelschutz, keine Kondensationsvermeidung, keine Überprüfung der Kriechstrecken der äußeren Isolierung und keine Validierung der Materialkorrosion ersetzen.