Rockwill Erdungstransformator: Vollständiger Vergleich von Epoxidharz-Trockentypen und ölgefüllten Typen

1. Kernaufbau und Isolationsprinzip

Gießharz-Trockentyp: Die Hoch- und Niederspannungswicklungen sowie der Kern werden mittels Vakuumgießen mit hochreinem Epoxidharz dicht umhüllt, wodurch ein hochfester, fester Epoxidharz-Isolierkörper entsteht. Luft dient als Kühlmedium (Luftnaturkühlung AN / Luftzwangskühlung AF), was einen 100 % ölfreien Betrieb ermöglicht. Er zeichnet sich durch extrem niedrige Teilentladungswerte (TE) und eine hervorragende Kurzschlussfestigkeit aus und entspricht IEC 60076-11.

Gießharz-Trockentyp Zickzack (Z-Typ) Erdungstransformator 

Ölgefüllter Erdungstransformator: Wicklungen und Kern sind vollständig in mineralisches Isolieröl getaucht, das gleichzeitig die elektrische Isolierung und Wärmeableitung übernimmt. Die äußere Baugruppe umfasst einen abgedichteten Tank, einen Konservator (Ölausdehnungsgefäß), ein Buchholzrelais und ein Kühlsystem. Dies stellt den traditionellen technischen Ansatz der Flüssigkeitsisolierung dar und entspricht IEC 60076-1.

2. Brandschutzleistung (Entscheidendes Auswahlkriterium)

Trockentyp (eigensicher): Epoxidharz bietet die thermischen Isolierstoffklassen F/H (155 °C / 180 °C). Das Material selbst ist flammhemmend und selbstverlöschend, ohne Risiko von Ölaustritt, Explosion oder Brand. Es eignet sich besonders für Innenraum-Umspannwerke, unterirdische Tunnel, U-Bahnen, Rechenzentren, Krankenhäuser und andere dicht besetzte oder geschlossene Räume.

Ölgefüllt (erfordert passiven Schutz): Isolieröl ist brennbar. Interne Kurzschlussfehler bergen die Gefahr von Ölausstoß und Brand. Wird im Allgemeinen nur für Außenraum-Umspannwerke im Freiluftbau empfohlen. Bei Installation in Innenräumen müssen zwingende Brandschutzmaßnahmen wie Brandwände und Ölauffangwannen vorgesehen werden.

3. Installationsumgebung und Standortanpassungsfähigkeit

Trockentyp (platzsparend): Kompakte Baugröße, geringes Gewicht, keine Notwendigkeit für Ölgruben oder Brandwände. Kann in der Nähe von Lastzentren installiert oder dicht an Wänden angeordnet werden, was die Tiefbaukosten erheblich reduziert. Für raue Umgebungen wie große Höhen oder Salznebel sind kundenspezifische Schutzbeschichtungen und Edelstahlgehäuse verfügbar.

Ölgefüllt (standortabhängig): Schwerere und sperrigere Ausrüstung, die unabhängige Fundamente und Ölgruben erfordert und mehr Platz beansprucht. In unterirdischen Räumen oder bei Sanierungsprojekten sind die Tiefbaukosten oft sehr hoch.

4. Wartungsaufwand und Gesamtbetriebskosten (TCO)

Trockentyp (wartungsarm, hohe Anschaffungskosten): Das ölfreie System eliminiert die Notwendigkeit von Ölprobenentnahme, Gasanalyse im Öl und Ölfiltration. Die routinemäßige Inspektion beschränkt sich auf Sichtprüfungen und Temperaturüberwachung, was zu sehr niedrigen langfristigen Wartungskosten führt. Die anfänglichen Beschaffungskosten liegen jedoch in der Regel 20 %–40 % höher als bei einer vergleichbaren ölgefüllten Einheit. Wenn die Gießharzschicht intern beschädigt ist, ist eine Reparatur schwierig und erfordert in der Regel eine Rücksendung an das Werk.

Ölgefüllt (hoher Wartungsaufwand, niedrige Anschaffungskosten): Niedrigere anfängliche Beschaffungskosten, erfordert jedoch regelmäßige Ölqualitätsprüfungen, den Austausch von Dichtungen und Trockenmitteln und ist anfällig für Ölaustritt. Der Vorteil liegt in der Reparierbarkeit vor Ort — Wicklungsfehler können durch Abheben des Kerns zur Reparatur vor Ort behoben werden.

Dreiphasen-Neutralleiter-Erdungstransformator 

5. Elektrische Leistung und Betriebsbedingungen

Wärmeabfuhr und Überlastung: Ölgefüllte Transformatoren bieten eine höhere Wärmeabfuhreffizienz und eine größere Kurzzeit-Erdschlussstromfestigkeit, was sie für Hochkapazitäts- und Langzeit-Einphasen-Erdschlussbedingungen geeignet macht. Trockentransformatoren verlassen sich unter Erdschlussbedingungen auf die Zwangsluftkühlung (AF); ein längerer Betrieb unter solchen Bedingungen führt zu einem höheren Temperaturanstieg, wobei das Risiko eines Lüfterausfalls, der zu einer Übertemperatur führt, beachtet werden muss.

Teilentladung und Geräuschentwicklung: Das Vakuumgießverfahren verleiht Trockentransformatoren eine hervorragende Teilentladungskontrolle, was sie für überspannungsempfindliche städtische Kabelverteilnetze geeignet macht. Ölgefüllte Transformatoren bieten bei hoher Kapazität und hohen Spannungsbewertungen eine größere Isolationsreserve. Bezüglich der Geräuschentwicklung: Trockentransformatoren unter Zwangsluftkühlung (AF) erzeugen ein vom Lüfter dominiertes Geräusch (hohe Frequenz), während ihr Geräuschpegel unter natürlicher Kühlung (AN) mit dem von ölgefüllten Typen vergleichbar ist. Das Geräusch ölgefüllter Transformatoren ist hauptsächlich auf die Kernvibration (niedrige Frequenz) zurückzuführen.

6. Umweltkonformität und Lebensdauer

Umweltleistung: Trockentransformatoren bergen kein Ölleckagerisiko und keine Belastung durch die Entsorgung gefährlicher Abfälle, was sie zur bevorzugten Wahl für grüne Gebäude und städtische Umweltprojekte macht. Ölgefüllte Transformatoren tragen das Risiko, dass durch Ölleckagen Boden und Grundwasser kontaminiert werden, und Altöl muss als gefährlicher Abfall entsorgt werden.

Lebensdauer: Unter normalen Betriebsbedingungen haben beide Typen eine Auslegungslebensdauer von 20–30 Jahren. In feuchten unterirdischen Umgebungen bieten ordnungsgemäß geschützte Trockentransformatoren eine stabilere Langzeitlebensdauer. In Umgebungen mit Außenexposition sind die Dichtungen von ölgefüllten Transformatoren anfälliger für Alterung.

7. Nullimpedanz-Charakteristiken

Die Nullimpedanz ist der bestimmende Parameter, der einen Erdungstransformator von einem Standard-Leistungstransformator unterscheidet, und bestimmt direkt die Fehlerstromstärke und die Genauigkeit der Schutzkoordination.

Trockentyp: Das Epoxidharz-Gießverfahren bietet einen festen Wicklungsabstand und eine gleichmäßige Isolierung, was zu einer konsistenten Nullimpedanz mit hoher Temperaturstabilität führt. Dies eignet sich für Anwendungen, die eine strenge Nullimpedanzgenauigkeit für die Schutzkoordination erfordern. Allerdings ist ihre Nullimpedanz typischerweise etwas höher als bei einer vergleichbaren ölgefüllten Einheit, was bei der Konstruktion berücksichtigt werden muss.

Epoxidharz-gegossener Trocken-Erdungstransformator 

Ölgefüllter Typ: Bei Öl-Papier-Isolierung wird die Nullimpedanz stärker von der Öltemperatur und den Strömungsbedingungen beeinflusst. Bei Hochkapazitätsauslegungen kann jedoch durch einen optimierten Kernquerschnitt und eine optimierte Wicklungsanordnung eine niedrigere Nullimpedanz erreicht werden, was den Hochstromanforderungen von Langzeit-Erdschlüssen gerecht wird. Beachten Sie, dass eine steigende Öltemperatur eine Drift der Nullimpedanz verursachen kann, was die Genauigkeit der Schutzeinstellungen beeinträchtigt.

8. Zubehör und Online-Überwachungsfähigkeit

Die Zubehörgestaltung eines Erdungstransformators beeinflusst direkt die Wartungseffizienz und die Fehlerwarnfähigkeit.

Trockentyp: Die Standardausstattung umfasst PT100-Platin-Widerstandstemperatursensoren und eine intelligente Temperatursteuerung (automatischer Lüfterstart/-stopp, Übertemperaturalarm/-auslösung). Optionale Erweiterungen umfassen die Online-Überwachung von Teilentladungen (PD), die Überwachung des Erdungsstroms des Kerns und die Überwachung der Wicklungs-Heißpunkttemperatur. Daten werden über das RS485/Modbus-Protokoll an das Stationsüberwachungssystem zur Ferninspektion und Zustandsbewertung übertragen.

Ölgefüllter Typ: Die Standardausstattung umfasst Buchholz-Relais (Gasalarm/-auslösung), Ölstandsanzeige, Öltemperaturanzeige, Druckentlastungseinrichtung und Entlüfter. Optionale Erweiterungen umfassen die gelöste Gasanalyse (DGA), die Online-Feuchtigkeitsüberwachung und die Überwachung des dielektrischen Verlusts der Durchführungen, was eine Zustandsbewertung und Fehlerwarnung für das Öl-Papier-Isolationssystem ermöglicht.

Zusammenfassung

Die epoxidharzgegossenen Trocken-Erdungstransformatoren und die ölgefüllten Erdungstransformatoren sind keine Substitute, sondern ergänzende Lösungen für verschiedene Anwendungsszenarien: