Fehlerdiagnoseleitfaden für ölgefüllte Erdungstransformatoren: DGA-Anomalien, Gasrelaisauslösung und übermäßiger Temperaturanstieg

1. DGA-Anomalien: Chemische Indikatoren für interne Fehler

Wichtige Auslegungspunkte:

• Ein einzelnes DGA-Ergebnis sollte nicht als einzige Grundlage für die Fehlerdiagnose verwendet werden. Die Gasbildungsrate und Gasverhältnisse, wie z. B. die IEC-Verhältnismethode oder die Duval-Dreieck-Methode, sollten berücksichtigt werden.
• Selbst wenn die Gaskonzentrationen unter den typischen Besorgniserregenden Werten liegen, sollte ein schneller Anstieg der Gasbildungsrate als anomal betrachtet werden.
• Wenn der Erdungstransformator mit einem Last- oder Leerlauf-Stufenschalter ausgestattet ist, sollten die DGA-Ergebnisse aus dem Ölraum des Stufenschalters separat analysiert werden. Das Duval-Dreieck 2 kann gegebenenfalls als Referenz herangezogen werden.
• Das Auftreten von Acetylen erfordert besondere Aufmerksamkeit, da es auf eine Hochenergieentladung oder einen schwerwiegenden Fehler hinweisen kann. Die endgültige Bewertung sollte jedoch auf der Gaskonzentration, der Gasbildungsrate und den Ergebnissen der elektrischen Prüfungen basieren.

2. Gasrelais-Auslösung: Ein direkter Indikator für den Schweregrad des Fehlers

Häufige Ursachen für das Ansprechen des Leichtgasschutzes:

• Geringfügige interne Überhitzung oder Teilentladungen, die kleine Mengen brennbaren Gases erzeugen;
• Lufteintritt aufgrund unvollständiger Entlüftung nach der Ölfiltration oder Ölnachfüllung oder aufgrund schlechter Abdichtung;
• Niedriger Ölstand, der zur Gasansammlung im Relais führt;
• Ölströmungsstörungen, die durch externe Kurzschlusseinwirkungen verursacht werden.

Häufige Ursachen für das Ansprechen des Schwergasschutzes:

• Kurzschlüsse zwischen Windungen, Schichten oder Phasen der Wicklung;
• Interne Lichtbögen;
• Starke Überhitzung des Kerns, begleitet von starken Ölströmungseinwirkungen;
• Schwere Durchfehler-Kurzschlüsse in der Nähe des Transformators.

Hinweis: Wenn das Leichtgasrelais anspricht und das gesammelte Gas nicht brennbar ist, sollten zuerst die Abdichtung, der Ölstand und die Entlüftung überprüft werden. Wenn das Gas brennbar ist oder das Schwergasrelais anspricht, darf der Transformator erst wieder unter Spannung gesetzt werden, wenn die Ursache ermittelt wurde.

3. Übermäßige Temperaturerhöhung: Sichtbare Anzeichen thermischer Anomalien

• Temperaturerhöhung des Oberöls: die Differenz zwischen der Öltemperatur an der Oberfläche und der Temperatur des Kühlmediums unter Nenn-Dauerlast;
• Durchschnittliche Wicklungstemperaturerhöhung: üblicherweise bestimmt durch die Widerstandsmethode;
• Temperaturerhöhung am Wicklungs-Hotspot: spiegelt die thermische Belastung am heißesten Punkt der Wicklungsisolierung wider.

Externe Ursachen:

• Überlastbetrieb;
• Ausfall des Kühlsystems, wie z. B. blockierte Kühler oder stillstehende Ventilatoren und Ölpumpen;
• Hohe Umgebungstemperatur oder schlechte Belüftung;
• Anormale Temperaturmessgeräte, die falsch hohe Werte anzeigen können.

Interne Ursachen:

• Mehrpunkt-Erdung des Kerns, die einen Kreisstrom verursacht;
• Kurzschlüsse zwischen Windungen, Schichten oder Litzen der Wicklung;
• Schlechte Kontakte in Stufenschaltern;
• Lokale Überhitzung von Klemmstrukturen oder Tankwänden, verursacht durch Streufluss;
• Verschlechterung des Isolieröls, die die Wärmeableitung und die Isolationsleistung verringert.

4. Besondere Überlegungen für Erdungstransformatoren

• Dauer des Nullsequenzstroms und dessen thermische Akkumulationswirkung;
• Einfluss der Neutralpunkt-Erdungsart auf die Höhe des Fehlerstroms;
• Zustand des Kern-Erdungsstroms. Der zulässige Kern-Erdungsstrom sollte anhand der technischen Dokumente des Herstellers oder der Projektspezifikationen überprüft werden. Wenn der Wert signifikant ansteigt, sollte die Möglichkeit einer Mehrpunkt-Erdung des Kerns zusammen mit den DGA-Ergebnissen, Isolationsprüfungen und den Betriebsbedingungen vor Ort bewertet werden.

5. Integrierte Diagnose- und Bearbeitungsverfahren

Allgemeine Handhabungsgrundsätze:

1. Überprüfung der Zuverlässigkeit der Felddaten, einschließlich Temperaturindikatoren, Laststrom, Ölstand und Status des Kühlsystems;
2. Entnahme von Gas- und Ölproben für die DGA und Überprüfung der Brennbarkeit des Gases;
3. Ausschluss externer Faktoren wie Kühlsystemfehler, Dichtungsprobleme, Überlastung und Temperaturmessfehler;
4. Durchführung elektrischer Prüfungen, wie z. B. Wicklungs-Gleichstromwiderstand, Isolationswiderstand, dielektrischer Verlustfaktor und Messung des Kernerdungsstroms;
5. Entscheidung, ob das Überwachungsintervall verkürzt, eine Abschaltung zur Instandhaltung geplant oder Notfallabschaltmaßnahmen ergriffen werden sollen, je nach Art des Fehlers.

Referenznormen

• IEC 60599 — Leitfaden für die Interpretation von gelösten und freien Gasen in mit Mineralöl gefüllten elektrischen Betriebsmitteln
• IEC 60076-2:2011 — Temperaturerhöhung bei flüssigkeitsgefüllten Transformatoren
• IEC 60076-7 — Leitfaden für die Belastung von in Mineralöl getränkten Leistungstransformatoren

Dieser Artikel dient nur als technische Referenz. Die tatsächliche Diagnose und operative Entscheidungen sollten auf dem Typenschild des Geräts, den technischen Dokumenten des Herstellers, den Testergebnissen vor Ort und den geltenden Versionen der IEC- oder nationalen Normen basieren.

Die Ergebnisse der Analyse gelöster Gase sollten zusammen mit der Gaserzeugungsrate, Gasverhältnissen, Freigasanalyse, Lastgeschichte, elektrischen Prüfungen und den Betriebsbedingungen vor Ort bewertet werden. Ein einzelnes DGA-Ergebnis sollte nicht als alleinige Grundlage für die Fehlerbestimmung verwendet werden.