Verteilungstransformator mit Mineralöl gefüllt

Warum Mineralöl?
Wie Sie wahrscheinlich bereits wissen, sind mineralölgefüllte Verteilungstransformatoren der häufigste Typ von Verteilungstransformatoren. Sie zählen zu den wichtigsten Komponenten und finden sich in elektrischen Versorgungssystemen weltweit.

Obwohl das Isolieröl eine brennbare Flüssigkeit ist, hat sich die Zuverlässigkeit von ölgetränkten Transformatoren über viele Jahre in Versorgungssystemen bewiesen, in denen eine sichere Stromversorgung von größter Bedeutung ist.

Mineralöl ist jedoch brennbar. Während die meisten Fehlfunktionen innerhalb der Wicklungen eines Transformators normalerweise lediglich zu einem Ölausstoß führen, ist eine Entzündung möglich, insbesondere wenn ein elektrischer Bogen direkt unter der Oberfläche des Öls entsteht.

In solchen Fällen wird oft ein Trockentransformator oder ein mit einer hochentzündlichen Flüssigkeit gefüllter Transformator für die Installation gewählt. Die Integrität des Isolationssystems in einem ölgetränkten Transformator hängt zum Teil vom Zustand des Öls ab. In den meisten etablierten Versorgungsnetzen weltweit ist es üblich, dass Transformatoren "natürlich atmen" dürfen, während die Isolierflüssigkeit mit der Last expandiert und kontrahiert.

Es wurde jedoch auch erkannt, dass die Implementierung eines Schutzsystems, um die Kontamination der Isolierflüssigkeit durch luftgetragene Schadstoffe zu verhindern, den Vorteil eines längeren Isolationslebensdauers bietet, insbesondere bei hohen Lastfaktoren.

Für die meisten Verteilungstransformatoren unter 500 kVA, die in den gemäßigten Zonen der Welt installiert sind, ist das einfachste, aber vollkommen ausreichende Öl-Schutzsystem ein Silicagel-Entwässerungsatmer.

Bei reduzierten Lastbedingungen passiert die in den Transformator-Tank eingesogene Luft zunächst ein Ölbad, um feste Verunreinigungen herauszufiltern. Danach geht sie durch die entwässernden Silicagel-Kristalle, die effektiv Feuchtigkeit entfernen.

Der häufigste Typ eines Öl-Schutzsystems beinhaltet wahrscheinlich einen Konservator oder Erweiterungsvessel. Dieses Setup verfügt über einen Sumpf, der die meisten luftgetragenen Schadstoffe (wie in Abbildung 1 oben dargestellt) einfängt.

Der einfachste Weg, um die Ölkontamination zu verhindern, besteht darin, den Tank vor der Außenluft abzudichten und ihn so zu gestalten, dass er die durch die expandierende Flüssigkeitskühlung erzeugten Drücke aushält (Abbildung 2). Aufgrund der Gaslöslichkeit im Öl bleiben diese Drücke relativ gering und überschreiten selten 0,43 kg/cm² bei stabilen Lastbedingungen.

Die Einführung spezieller Maschinen, die Stahlplatten automatisch falten und zu tiefen Wellen für die Seiten des Transformator-Tanks schweißen, hat Wellentanks kostengünstiger gemacht. Die Stahlplatten haben in der Regel eine Dicke von 1,2 bis 1,5 mm, was zu einem leichten und kompakten Tank führt. Seine mechanische Festigkeit ergibt sich aus den eng stehenden, tiefen Wellen.

Stahlplatten mit Breiten von bis zu 2000 mm und Tiefen von 400 mm ermöglichen die Kühlung von Transformatoren mit einer Leistung von bis zu 5000 kVA. Ihre typische Anwendung liegt jedoch bei Verteilungstransformatoren mit Leistungen von bis zu 1600 kVA.

Die Flexibilität der Wellenplatten hat zur Entwicklung des vollständig versiegelten Wellentankdesigns geführt. In diesem Design ist der Tank vollständig gefüllt, und die Expansion der Flüssigkeit wird durch das Ausbeulen der Tankwände aufgenommen. Die Flüssigkeit im Tank hat keinen Kontakt mit der Atmosphäre, was dazu beiträgt, das Isolationssystem des Transformators zu erhalten und die Wartungsanforderungen zu reduzieren.

Wellentransformatortankdesigns werden seit über 30 Jahren verwendet und gelten nun als verlässliche Methode der Tankkonstruktion.