7 Schlüsselschritte zur Sicherstellung einer sicheren und zuverlässigen Installation großer Starkstromtransformator

Oliver Watts

Feld: Prüfung und Test

China

1. Wartung und Wiederherstellung des Fabrikisolationzustands

Wenn ein Transformator die Fabrikabnahmetests durchläuft, befindet sich seine Isolierung in optimaler Zustand. Danach neigt der Isolationszustand dazu, sich zu verschlechtern, und die Installationsphase kann eine kritische Zeit für plötzliche Verschlechterungen sein. In extremen Fällen kann die elektrische Festigkeit so weit abnehmen, dass sie zum Ausfall führt und sofort nach der Energiezufuhr zu einer Wicklungsschädigung kommt. Unter normalen Umständen hinterlässt eine schlechte Installationsqualität unterschiedlich starke latente Mängel. Daher sollte das Hauptziel des Installationsprozesses darin bestehen, den Isolationszustand auf seinen ursprünglichen fabrikneuen Zustand zu warten oder wiederherzustellen. Der Unterschied zwischen dem Isolationszustand nach der Installation und dem in der Fabrik dient als wichtiger Maßstab zur Beurteilung der Qualität der Installationsarbeiten.

Um die Integrität der Isolierung zu warten und wiederherzustellen, ist es entscheidend, Verunreinigungen vorzubeugen und Sauberkeit zu gewährleisten. Verunreinigungen können in drei Arten unterteilt werden: feste Verunreinigungen, flüssige Verunreinigungen und gasförmige Verunreinigungen.

Feste Verunreinigungen: Alle zu installierenden Bauteile müssen gründlich gereinigt werden. Die Reinigung sollte fortgesetzt werden, bis bei Abwischen mit einem staubfreien weißen Tuch keine Verfärbung oder sichtbaren Partikel mehr erscheinen.
Flüssige und gasförmige Verunreinigungen (hauptsächlich Feuchtigkeit): Die effektivste Methode ist die Vakuumbearbeitung, die aus zwei Hauptverfahren besteht:

(1) Vakuumtrocknung und Entgasung:

Nachdem alle Zubehörteile installiert sind, wird eine Abschlussplatte an der Flanschseite des Behälters am Gasrelais angebracht. Öffnen Sie alle Ventile, die Zubehörteile mit dem Hauptkörper verbinden, sodass alle Komponenten (einschließlich Kühler), außer dem Kondensator und dem Gasrelais, zusammen mit dem Hauptbehälter evakuiert werden.
Installieren Sie ein Vakuumsventil oder ein Standardstopventil am Ölanschluss auf der Oberseite des Behälters.
Bevor der Behälter evakuiert wird, führen Sie einen Vakuumpfadtest an den Rohrleitungen durch, um den tatsächlich erreichbaren Vakuumpfad des Vakuumsystems zu überprüfen. Wenn der Vakuumpfad über 10 Pa liegt, überprüfen Sie die Rohrleitungen auf Lecks oder warten Sie die Vakuumpumpe.
Überwachen Sie den Behälter während der Evakuierung kontinuierlich auf Lecks.
Sobald die Vakuumpumpe ihr maximales mögliches Vakuum erreicht hat (nicht über 133,3 Pa), lassen Sie die Pumpe weiterlaufen, um diesen Vakuumpfad beizubehalten. Die Vakuumpumpe sollte mindestens 24 Stunden lang kontinuierlich arbeiten.

(2) Vakuumölversorgung:

Lassen Sie die Vakuumpumpe während der Ölversorgung weiterlaufen. Halten Sie alle Ventile geöffnet, wie bei der Vakuumbildung, damit alle Komponenten und Zubehörteile gleichzeitig mit dem Hauptbehälter gefüllt werden.
Verwenden Sie einen Vakuumölreiniger. Das Öl sollte über den unteren Ölanschlussventil des Behälters eingespeist werden, sodass das Öl von außen nach innen fließt, was den Spannungsaufbau an den Barrieren minimiert.
Wenn der Ölstand etwa 200–300 mm unter der Behälterabdeckung liegt, schließen Sie das Vakuumsventil und stoppen Sie die Evakuierung, aber fahren Sie mit der Ölversorgung mit dem Vakuumölreiniger fort.
Für Transformatoren ohne Lastschaltgetriebe (OLTC) kann die Füllung fortgesetzt werden, bis der Ölstand nahe an der Blindplatte des Gasrelais heranreicht, bevor der Ölreiniger gestoppt wird.
Für Transformatoren mit OLTC sollten Sie den Ölreiniger sofort stoppen, sobald der Isolationszylinder des Schaltschalters gefüllt ist, um die Trennung des Schalters vom Behälter zu ermöglichen.
In allen Fällen sollte der Behälter so vollständig wie möglich gefüllt werden, um das Restvolumen an Luft zu minimieren. Bei der Unterbrechung des Vakuums und dem Auffüllen des Öls dringt nur eine geringe Menge Luft in den oberen Raum ein. Diese Luft wird in den Kondensator entlassen und beeinträchtigt die Kernisolierung nicht negativ.

Es sollte betont werden, dass der Schlüssel im richtigen Vakuumölversorgungsverfahren liegt; man sollte sich nicht stark auf die anschließende heiße Ölumlaufströmung verlassen. Während der heißen Ölumlaufströmung kann nur die Feuchtigkeit, die von der Papierisolierung ins Öl übergegangen ist, durch den Vakuumölreiniger entfernt werden. Allerdings ist die bereits in das Papier aufgenommene Feuchtigkeit schwierig wieder ins Öl freizusetzen, und das Gleichgewicht zwischen Öl- und Papierfeuchtigkeit ist sehr langsam.

2. Ölverlustprobleme

Ölverluste sind ein häufiges und auffälliges Problem bei Transformatoren. Die Ursachen sind vielfältig, wobei Design- und Fertigungsfehler bedeutende Faktoren sind (z. B. unzureichende Abdichtungskonstruktion, mangelhafte Bearbeitung oder unzureichende Schweißqualität). Fehler bei der Ortseinrichtung und nachlässige Handwerkskunst tragen ebenfalls erheblich dazu bei (z. B. unzureichende Reinigung der Flanschflächen, Anwesenheit von Öl, Rost, Schweißspritzern; alterierte Dichtungen mit verlorenem Elastizität; ungleiche Flanschpassflächen, die nicht korrigiert wurden).

Die Bewältigung von Ölverlusten erfordert sorgfältige Arbeit:

Vor der Installation sollten Druckabdichtungsprüfungen an Kühler, Kondensator, Aufsatz und Ölreiniger durchgeführt und leckende Teile unverzüglich repariert werden.
Prüfen und vorbereiten Sie alle Flanschabdichtungsflächen sorgfältig. Jede Fehlstellung beim Heben muss vor der Installation korrigiert werden; ernsthafte Fälle sollten gemeinsam mit dem Hersteller behandelt werden.
Nach der Installation sollte eine Gesamtabdichtungsprüfung durchgeführt werden: Wenden Sie höchstens 0,03 MPa Druck auf die Behälterabdeckung an und lassen Sie ihn 24 Stunden wirken, ohne dass Ölverluste zulässig sind.

3. Teilentladungsprüfung

Eine Teilentladungsprüfung (PD-Test) bezieht sich auf einen induzierten Spannungsfestigkeitsversuch mit der Fähigkeit zur Messung von Teilentladungen. Laut GB 50150-91:

Teilentladungsprüfungen werden für 500 kV-Transformatoren empfohlen.
Für 220 kV- und 330 kV-Transformatoren werden PD-Tests empfohlen, wenn Prüfausrüstung verfügbar ist.

Obwohl die Prüfspannung für Teilentladungsprüfungen niedriger als die der standardmäßigen induzierten Spannungstests ist, wird die Dauer um mehr als 60-mal verlängert. Zusammen mit sensiblen Instrumenten, die die Entwicklung interner Entladungen überwachen, ist das Zerstörungspotenzial beherrschbar. Somit kombiniert die Teilentladungsprüfung Merkmale sowohl nicht zerstörerischer als auch zerstörerischer Prüfungen und erkennt Isolationsmängel effektiv. Daher hat sie sich schnell verbreitet. Die meisten Projekteigner führen nun Teilentladungsprüfungen an neu installierten oder überholten Transformatoren durch und erzielen erhebliche Vorteile – frühe Erkennung von Installationsfehlern, Identifizierung instabiler Fabrikladungsleistung und Gewährleistung eines erfolgreichen ersten Energieschaltvorgangs.

4. Impuls-Schaltversuch bei Nennspannung

Der Impuls-Schaltversuch bei Nennspannung dient hauptsächlich dazu, zu überprüfen, ob der Magnetisierungsvorlaufstrom, der während der Energiezufuhr erzeugt wird, die Transformator-Differentialabschaltung auslösen wird. Er ist nicht darauf ausgelegt, die Isolationsfestigkeit des Transformators zu testen.

Tatsächlich gibt es während des Impuls-Schaltversuchs, abgesehen von der Überwachung durch Relaisabschaltung, keine Instrumente, um mögliche Überspannungen zu erfassen, und es werden keine messbaren Daten aufgezeichnet. Daher bietet der Test vom Standpunkt der Isolationsbewertung her keinen abschließenden Wert und ist im Grunde bedeutungslos.

Dennoch sind bei Impuls-Schaltversuchen Insulationsausfälle in Transformatoren aufgetreten – in der Regel aufgrund vorbestehender schwerwiegender Mängel, die sich sofort bei der Energiezufuhr bemerkbar machen. Andererseits gibt es zahlreiche Fälle, in denen Transformatoren fünf Impuls-Schaltversuche ohne Probleme bestanden haben, aber innerhalb weniger Minuten bis Tage nach der Inbetriebnahme ausgefallen (verbrannt) sind.

5. Bewertung des Isolationszustands

Die Bewertung des Isolationszustands umfasst die Messung des Isolationswiderstands, des Absorptionsverhältnisses, des Polarisationsindexes, des Gleichstromleckstroms und des Dielektrischen Verlustwinkels (tan δ).

Nach der Installation kann der Isolationszustand des Transformators in unterschiedlichem Maße im Vergleich zum Fabrikzustand verschlechtert sein, und die Messmethoden an der Stelle und in der Fabrik können sich unterscheiden. Daher ist bei der Vergleichung der Inbetriebnahmetestergebnisse mit den Fabrikdaten eine umfassende Analyse erforderlich, um genaue Urteile zu fällen. Diese Ergebnisse sollten auch als Referenz für zukünftige Präventivtests dienen.

Es ist besonders wichtig zu beachten: Wenn der Isolationswiderstand sehr hoch ist, kann das Absorptionsverhältnis sinken. In solchen Fällen sollte ein Absorptionsverhältnis unter 1,3 nicht automatisch auf Feuchtigkeit in der Isolierung zurückgeführt werden.

6. Verständnis und Funktion des Atemrohrs

Wenn die Blase im Kondensator vergleichbar mit der Lunge ist, dann fungiert das Atemrohr als Nase. Wenn die Last oder die Umgebungstemperatur zunimmt und das Öl im Behälter expandiert, "atmet" die Blase durch das Atemrohr aus, um übermäßigen Druck zu verhindern. Umgekehrt "atmet" sie ein, um das Entstehen eines Vakuums im Behälter zu verhindern. Wenn das Atemrohr blockiert ist, können geringfügige Folgen falsche Ölstandanzeigen sein; in schweren Fällen kann es zu Betätigung des Gasrelais oder des Druckentlastungsvorrichters führen, was zu Unfällen führt.

Das Atemrohr kann nicht nur blockiert werden, wenn das Versandversiegel vergessen wurde, sondern auch während des Betriebs aufgrund:

Feuchtigkeitsaufnahme und Verfall des Trocknungsmittels (farbwechselndes Silicagel)
Anhäufung von Staub im Ölglas

Daher sind zwei Wartungsmaßnahmen unerlässlich:

Stellen Sie sicher, dass das Silicagel im Atemrohr ausreichend Feuchtigkeitsaufnahmefähigkeit besitzt und vor Sättigung geschützt wird. Ersetzen oder regenerieren Sie das Silicagel, wenn 1/5 davon die Farbe geändert hat.
Reinigen Sie regelmäßig das Ölglas, füllen Sie es mit sauberem Öl und halten Sie den Ölstand über der Luftbremse, um sicherzustellen, dass eingehende Luft durch ein Ölbad filtert und Staubpartikel herausfiltert.