Transformatorbauteil-Lebensdauer | -Optimierung der Wartungspläne

Die anfälligen Komponenten eines Transformatoren und ihre Ersatzzyklen müssen umfassend auf der Grundlage von Faktoren wie Transformatortyp, Betriebsumgebung, Lastbedingungen und Fertigungsprozesse bestimmt werden.

Häufige anfällige Komponenten in ölgetränkten Transformatoren

Ölgetränkte Transformatoren verlassen sich auf Isolieröl zur Wärmeabfuhr und Isolation. Ihre Hauptkomponenten umfassen den Kern, die Wicklungen, das Isoliersystem, das Kühlungssystem und Zubehör. Die anfälligen Teile konzentrieren sich hauptsächlich auf das Kühlungssystem, die Isoliermaterialien, Dichtungen und Hilfsgeräte.

1. Komponenten des Kühlungssystems

• Unterwasser-Ölpumpen: Treiben die Zirkulation des Isolieröls zur Kühlung an. Langfristige hohe Lasten oder häufige Start-Stop-Zyklen können zu Lagerverschleiß und Motoralterung führen.
  Ersatzzyklus: Etwa 5–8 Jahre bei normaler Nutzung; kann bei hohen Betriebstemperaturen oder häufigen Überlastungen auf 3–5 Jahre verkürzt werden.

• Kühlventilatoren: Unterstützen die Wärmeabfuhr. Motorenlager und Ventilatorblätter sind anfällig für Versagen aufgrund von Staubsammlung oder Alterung.
  Ersatzzyklus: 3–6 Jahre.

• Radiatoren/Wärmeableitflügel: Rohre in natürlichen oder erzwungenen Ölzyklus-Radiatoren können durch Ölschlamm verstopft oder durch Korrosion leck werden.
  Ersatzzyklus: Kein Ersatz erforderlich, wenn keine Lecks sichtbar sind; partieller Ersatz kann alle 5–10 Jahre erforderlich sein, wenn starke Korrosion auftritt.

2. Isoliermaterialien

• Isolieröl: Erfüllt Isolier- und Kühlungsfunktionen. Die Leistung verschlechtert sich mit der Zeit aufgrund von Oxidation und Eindringen von Feuchtigkeit oder Verunreinigungen.
  Ersatzzyklus: Testen alle 3–5 Jahre bei normaler Nutzung; Filterung oder Ersetzung ist erforderlich, wenn Parameter die Grenzwerte überschreiten; sofortiger Ersatz ist bei schwerer Verschlechterung notwendig.

• Isolierpapier/Pressspan: Isolierung zwischen Wicklungen und Kern, versagt hauptsächlich aufgrund thermischer oder elektrischer Alterung.
  Ersatzzyklus: Der geplante Lebensdauer beträgt typischerweise 20–30 Jahre; kann vorzeitig nach 5–10 Jahren auslaufen, wenn es lange Zeit bei hohen Temperaturen betrieben wird.

3. Dichtungen

• Dichtungen/Dichtungsringe: Dichtungskomponenten an Tank, Ventilen und Bushings. Anfällig für Alterung und Risse aufgrund langfristigem Öl Druck und Temperaturschwankungen, was zu Ölverlusten führt.
  Ersatzzyklus: Inspektion alle 2–3 Jahre, wenn kein Leck sichtbar ist; sofortiges Ersetzen bei Entdecken von Lecks.

4. Belastungsumschalter (OLTC)

• Kernkomponenten umfassen den Umleitschalter, den Selektorschalter und den elektrischen Antrieb. Häufiges Schalten führt zu Kontaktabnutzung und Ölverschlechterung.
  Ersatzzyklus:

• Kontakte: Mechanisches Leben beträgt etwa 1–2 Millionen Operationen;

• Isolieröl: Testen alle 1–2 Jahre; Ersetzen, wenn abgenutzt;

• Gesamtgerät: Ersetzen, wenn das Schalten die Planungsgrenzen überschreitet oder es zu Verklemmungen oder ungewöhnlichen Entladungen kommt.

5. Andere Zubehörteile

• Druckentlastungsventil: Schützt vor internem Überdruck. Die Membran kann aufgrund von Alterung oder häufiger Aktivierung ausfallen.
  Ersatzzyklus: Inspektion alle 5–8 Jahre; Membran ersetzen, wenn sie veraltet ist.

• Gasrelais (Buchholz-Relais): Erkennt interne Fehler. Kann aufgrund von Ölschlammblockaden oder Kontaktveroxidung über die Zeit ausfallen.
  Ersatzzyklus: Kalibrieren oder ersetzen alle 3–5 Jahre.

Häufige anfällige Komponenten in trockenlegierten Transformatoren

Trockenlegierte Transformatoren verfügen nicht über Isolieröl und verlassen sich auf Luft- oder Harzisolation. Die anfälligen Komponenten sind hauptsächlich Isoliermaterialien, Kühllufter und Verbindungsteile.

1. Isoliermaterialien

• Epoxyharz/Glasfaser: Verwendet zur Wicklungseinkapselung. Längere Hochtemperaturphasen oder Teilentladungen können zu Harzrissen und Verkohlung führen.
  Ersatzzyklus: Geplanter Lebensdauer beträgt 20–30 Jahre; Isolationsdefekte können 5–10 Jahre früher auftreten, bei häufigen Überlastungen oder hoher Feuchtigkeit.

2. Kühllufter

• Verbessern die Wärmeabfuhr. Motorenlager und Blätter sind anfällig für Alterung.
  Ersatzzyklus: 3–5 Jahre.

3. Wicklungsanschlussklemmen

• Hoch-/Niederspannungsklemmen können aufgrund von Stromerwärmung oxidieren oder lockern, was den Kontaktwiderstand erhöht und Überhitzung verursacht.
  Ersatzzyklus: Inspektion und Festziehen alle 3–5 Jahre, wenn keine Überhitzung auftritt; sofort ersetzen, wenn Verbrennungsspuren vorhanden sind.

4. Temperatursensoren/Thermostate

• Überwachen die Wicklungstemperatur. Können aufgrund von alternden Leitungen oder Sensorausfällen über die Zeit falsche Alarmsignale geben.
  Ersatzzyklus: Kalibrieren alle 2–3 Jahre; ersetzen, wenn defekt.

Wesentliche Faktoren, die den Ersatzzyklus beeinflussen

• Betriebsumgebung: Hohe Temperaturen, Feuchtigkeit, Staub oder korrodierende Gase beschleunigen die Isolieralterung und Metallkorrosion.

• Lastbedingungen: Lange Überlastungen oder häufige Stoßlasten erhöhen die Hot-Spot-Temperaturen und mechanische Spannungen in den Wicklungen.

• Wartungsniveau: Regelmäßige Ölchromatographie-Analysen, Infrarot-Thermografie und Reinigung der Kühlungssysteme können die Komponentenlebensdauer verlängern; vernachlässigte Inspektionen können dazu führen, dass versteckte Probleme eskalieren.

Der Ersatz anfälliger Transformator-Komponenten sollte auf Zustandsüberwachung basieren, kombiniert mit periodischen Tests und Betriebsdaten, anstatt sich strikt an festgelegte Intervalle zu halten. Für kritische Komponenten wird empfohlen, professionelle Organisationen zur Zustandseinschätzung einzubeziehen, um unnötige Stillstände oder übermäßige Wartung zu vermeiden.