Transformatoröl-Kondensator: Arten Struktur und Funktionen erklärt

Einführung in den Transformatorenöl-Konservator

Der Öl-Konservator ist ein wesentlicher Ölspeicher für Transformatoren. Wenn die Last des Transformers zunimmt und die Öltemperatur ansteigt, dehnt sich das Isolieröl im Tank durch Wärme aus, wodurch überschüssiges Öl in den Konservator fließt. Umgekehrt fließt das Öl beim Sinken der Temperatur aus dem Konservator zurück in den Tank. Dieser Prozess ermöglicht eine automatische Regulierung des Ölstandes, wodurch der Konservator sowohl als Speicher als auch zur Ergänzung von Öl dient und sicherstellt, dass der Tank stets vollständig mit Öl gefüllt ist.

Gleichzeitig reduziert der Konservator die Kontaktfläche zwischen dem Transformatoröl und der Luft. Feuchtigkeit, Staub und oxidierte Ölschlamm, die aus der Luft aufgenommen werden, sammeln sich in der Sedimentfalle am Boden des Konservators, was das Verfallen des Transformatoröls erheblich verlangsamt.

Aufbau des Öl-Konservators

Der Konservatorkörper ist ein zylindrischer Behälter, der aus geschweißten Stahlplatten hergestellt wird, mit einem Volumen von etwa 10% des Gesamttankvolumens. Er ist horizontal auf dem Tank montiert und über eine Pipeline, die durch einen Gasrelais führt, mit dem Haupttank verbunden, sodass der Ölstand frei mit den Temperaturänderungen steigen und fallen kann. Unter normalen Betriebsbedingungen sollte der minimale Ölstand im Konservator höher als der Anstieg des Hochspannungsbuchses sein; bei Buchsen mit einer verbundenen Struktur sollte der minimale Ölstand oberhalb des oberen Endes der Buchse liegen. Ein Glas-Ölstandanzeiger (oder Ölstandsanzeiger) ist an der Seite des Konservators installiert, um Änderungen des Ölstandes in Echtzeit zu überwachen.

Arten von Öl-Konservatoren

Derzeit gibt es drei Hauptarten von Transformator-Ölkonservatoren:

• Kapselkonservator: Verfügt über eine Gummikapsel im Inneren, die das Transformatoröl von der äußeren Atmosphäre isoliert und Platz für thermische Ausdehnung und Kontraktion bietet.

• Membrankonservator: Verwendet eine Gummi-Membran, um das Öl von der Luft zu trennen und bietet den notwendigen Raum für thermische Ausdehnung und Kontraktion.

• Gefalteter Konservator: Verwendet eine Metall-Bellows-Ausdehnungsvorrichtung, um das Öl von der Atmosphäre zu isolieren und Veränderungen des Öl-Volumens aufzunehmen. Gefaltete Konservatoren sind in innere und äußere Ölarten unterteilt, wobei die innere Ölart bessere Leistung, aber größere Größe bietet.

Versiegelungsarten von Öl-Konservatoren

• Offener (nicht versiegelter) Konservator: Das Transformatoröl ist direkt der äußeren Luft ausgesetzt. Diese Konstruktion hat eine schlechte Versiegelung, wodurch das Öl anfällig für Feuchtigkeit und Oxidation ist, was zu erhöhtem Feuchtigkeits- und Gasgehalt führt, was den sicheren Betrieb des Transformers beeinträchtigt. Diese Art wurde weitgehend ausgemustert und findet sich nur noch in einigen Niederspannungs- und kleinkapazitären Transformern.

• Kapselkonservator: Verfügt über eine ölbeständige Gummikapsel im Inneren des Konservators, um das Öl von der Luft zu isolieren. Die Kapsel kommuniziert mit der Atmosphäre über eine Atemrohrleitung und Trockner, dehnt und kontrahiert sich mit den Ölstandsänderungen. Die Kapsel ist jedoch anfällig für Alterung und Risse, was Feuchtigkeit und Luft ins Öl eindringen lässt, was zu Ölverdunklung, reduzierter Isolierleistung und erhöhtem Dielektrikum-Verlust führt. Regelmäßiger Silicagelwechsel ist erforderlich, und in schweren Fällen kann Ölfilterung oder Stromausfallwartung notwendig sein. Seine Anwendung nimmt allmählich ab.

• Membrankonservator: Verwendet eine Membranstruktur, bestehend aus zwei Schichten Nylonstoff, die mit Chloroprenkautschuk belegt und außen mit Nitrilkautschuk beschichtet sind. Es hat jedoch hohe Anforderungen an den Installations- und Wartungsprozess, wobei Probleme wie Ölverlust und Schäden an Gummikomponenten die Versorgungssicherheit, Zuverlässigkeit und den sauberen Betrieb beeinträchtigen. Seine Nutzung nimmt ebenfalls allmählich ab.

• Metalgefaltet (inneres Öl) versiegelter Konservator: Verwendet ein metallisches elastisches Element als Ausgleich, eine reifetechnologie, die seit über 20 Jahren in Energiesystemen weit verbreitet ist, die Technologie der plattformgebundenen Metallausdehner in Instrumententransformatoren fortsetzt.

• Innere Ölvertikal-Konservator: Verwendet Bellows als Ölbehälter, mehrere Bellows parallel und vertikal auf einer Basis montiert, mit einem externen Staubschutz, und erreicht die Öl-Volumen-Ausgleich durch die vertikale Bewegung der Bellows, mit hauptsächlich rechteckigem Aussehen.

• Äußeres Ölhorizontal-Konservator: Verwendet Bellows als Luftblase, waagrecht innerhalb des Konservator-Zylinders platziert, mit Isolieröl zwischen der Außenseite der Bellows und dem Zylinder gefüllt, und die Innenseite der Bellows mit der äußeren Luft verbunden. Der Öl-Volumen-Ausgleich wird durch die Ausdehnung und Kontraktion der Bellows erreicht, indem das interne Volumen des Konservators geändert wird, mit einem waagrecht platzierten zylindrischen Aussehen.

Merkmale des Metalgefalteten Öl-Konservators

• Das Kerninnere ist mit einem Dämpfer als Druckschutzvorrichtung ausgestattet, der den Einfluss plötzlicher Steigerungen des internen Öl-Drucks auf den Konservatorkörper mildern kann. Bei Erreichen des Drucklimits reißt das Kernstück, um Druck abzulassen und den Transformer zu schützen, wodurch die Betriebssicherheit erhöht wird – ein einzigartiges Merkmal, das andere Konservatoren nicht haben.

• Das Kernstück besteht aus einem oder mehreren Bellows-Einheiten, mit einem externen Schutzgehäuse. Die Außenwand des Kernstücks ist der Atmosphäre ausgesetzt, was eine gute Wärmeabgabe und Belüftung fördert, den Ölzyklus verbessert, die interne Öltemperatur senkt und die Betriebssicherheit erhöht.

• Der Ölstandanzeiger bewegt sich synchron mit der Ausdehnung und Kontraktion des Kernstücks, was eine hohe Sensitivität bietet. Ölstandsänderungen können direkt durch ein Sichtfenster auf dem Schutzgehäuse beobachtet werden, was intuitive und zuverlässige Messungen ermöglicht. Ein Grenzwertschalter für Ölstandalarm ist auf dem Schutzgehäuse installiert, was den Anforderungen für unbeaufsichtigten Betrieb entspricht.

• Kein falscher Ölstand: Traditionelle Konservatoren können Luft nicht vollständig austreiben, was zu falschen Ölständen führen kann. Diese Konstruktion, mit ihrer sensiblen Kernbewegung und einer Balanceplatte, die leicht positive Druck erzeugt, entlässt effektiv die interne Luft, bis der gewünschte Ölstand erreicht ist, was falsche Ölstände beseitigt.

• Metallbellows-Ausdehner sind nicht geeignet für Spannungswandleröltanks: Der Spannungswandler, eine Schlüsselkomponente des Transformers, regelt die Spannung während des Betriebs häufig basierend auf der Last. Bögen, die während der Justierung erzeugt werden, führen zur Ölzerlegung und Gasbildung. Das begrenzte Volumen vollständig versiegelter metallischer Bellows-Ausdehner behindert die Gasabgabe, was häufige Vor-Ort-Entlüftung erfordert. Daher empfehlen Hersteller und Benutzer nicht, vollständig versiegelte metallische Bellows-Ausdehner für kleine Konservatoren von Spannungswandlern zu verwenden.