Welche Schutzsysteme werden in Transformatoren verwendet?
Transformator sind kritische Komponenten in Stromsystemen. Um ihre sichere und zuverlässige Funktion zu gewährleisten, werden sie in der Regel mit verschiedenen Schutzsystemen ausgestattet. Diese Systeme können verschiedene Arten von Fehlern und ungewöhnlichen Zuständen erkennen und darauf reagieren, indem sie den Stromversorgung sofort abtrennen, um eine Eskalation des Fehlers zu verhindern. Im Folgenden finden Sie einige gängige Transformatorschutzsysteme:
1. Überstromschutz
1.1 Sofortiger Überstromschutz
Funktion: Erkennt und reagiert schnell auf Kurzschlussfehler, indem die Stromversorgung sofort abgetrennt wird.
Anwendung: Geeignet zur schnellen Isolierung von Kurzschlussfehlern, um das Überhitzen und Beschädigen des Transformators zu verhindern.
1.2 Zeitverzögerter Überstromschutz
Funktion: Erkennt anhaltenden Überstrom und trennt die Stromversorgung nach einer bestimmten Verzögerung ab.
Anwendung: Geeignet zur Bewältigung von Überlastbedingungen, um das Überhitzen des Transformators über längere Zeiträume hinweg zu verhindern.
2. Differentialschutz
2.1 Transformatordifferentialschutz
Funktion: Vergleicht die Ströme auf beiden Seiten des Transformators, um interne Fehler zu erkennen.
Prinzip: Unter normalen Bedingungen sollten die Ströme auf beiden Seiten des Transformators gleich und entgegengesetzt sein. Jede Abweichung deutet auf einen potenziellen internen Fehler hin.
Anwendung: Geeignet für große Transformator, fähig, interne Fehler schnell zu erkennen und zu isolieren.
3. Gas-Schutz (Buchholz-Relais)
3.1 Leichter Gas-Schutz
Funktion: Erkennt kleine Mengen an Gas, die im Inneren des Transformators erzeugt werden, und löst eine Alarmanlage aus.
Anwendung: Dient als frühe Warnung, um Wartungspersonal zur Durchführung von Inspektionen anzuregen.
3.2 Schwerer Gas-Schutz
Funktion: Erkennt große Mengen an Gas, die im Inneren des Transformators erzeugt werden, und trennt die Stromversorgung sofort ab.
Anwendung: Dient zur schnellen Isolierung schwerer interner Fehler, um Brände und Explosionen zu verhindern.
4. Temperaturschutz
4.1 Wicklungstemperaturschutz
Funktion: Überwacht die Temperatur der Transformatorwicklungen und löst eine Alarmanlage oder trennt die Stromversorgung ab, wenn die Temperatur einen festgelegten Wert überschreitet.
Anwendung: Verhindert das Überhitzen des Transformators und verlängert seine Lebensdauer.
4.2 Öltemperaturschutz
Funktion: Überwacht die Temperatur des Transformatoröls und löst eine Alarmanlage oder trennt die Stromversorgung ab, wenn die Temperatur einen festgelegten Wert überschreitet.
Anwendung: Verhindert das Überhitzen des Öls, was zu einer Verschlechterung und Ausfall der Isoliermaterialien führen kann.
5. Druckschutz
5.1 Druckentlastungsschutz
Funktion: Überwacht den inneren Druck des Transformators und entlädt den Druck, wenn er einen festgelegten Wert überschreitet, um eine Explosion zu verhindern.
Anwendung: Geeignet für ölgetränkte Transformator, um eine sichere Druckentlastung bei zu hohem inneren Druck zu gewährleisten.
6. Isolierungsüberwachung
6.1 Isolationswiderstandsüberwachung
Funktion: Überwacht den Isolationswiderstand der Transformatorwicklungen und löst eine Alarmanlage aus, wenn er unter einen festgelegten Wert fällt.
Anwendung: Früherkennung von Isolierungsaltern oder -schäden, um Fehler zu verhindern.
7. Nullfolgenstromschutz
7.1 Nullfolgenstromschutz
Funktion: Erkennt Nullfolgenströme in einem dreiphasigen System, um einphasige Erdfehler zu identifizieren.
Anwendung: Geeignet für Systeme mit geerdeten Neutralen, um Schäden an Geräten durch einphasige Erdfehler zu verhindern.
8. Spannungsschutz
8.1 Überspannungsschutz
Funktion: Überwacht die Systemspannung und löst eine Alarmanlage oder trennt die Stromversorgung ab, wenn die Spannung einen festgelegten Wert überschreitet.
Anwendung: Verhindert die Isolierstoffzerstörung und Geräteschäden durch Überspannung.
8.2 Unterspannungsschutz
Funktion: Überwacht die Systemspannung und löst eine Alarmanlage oder trennt die Stromversorgung ab, wenn die Spannung unter einen festgelegten Wert fällt.
Anwendung: Verhindert das Fehlfunktionieren von Geräten durch Unterspannung.
9. Nichtelektrischer Schutz
9.1 Ölstandsschutz
Funktion: Überwacht den Ölstand im Transformator und löst eine Alarmanlage aus, wenn er unter einen festgelegten Wert fällt.
Anwendung: Verhindert reduzierte Kühlleistung und Geräteschäden durch niedrigen Ölstand.
9.2 Ölchromatographieanalyse
Funktion: Analysiert regelmäßig den Gasegehalt im Transformatoröl, um interne Fehler zu erkennen.
Anwendung: Dient zur frühzeitigen Erkennung interner Fehler, um Wartung und Reparaturen zu leiten.
10. Digitaler Schutz
10.1 Mikroprozessorbasierter Schutz
Funktion: Nutzt Mikroprozessoren und intelligente Algorithmen, um mehrere Schutzfunktionen zu integrieren und die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Schutzes zu erhöhen.
Anwendung: Geeignet für moderne Smart Grids, ermöglicht Fernüberwachung und automatisierten Schutz.
Zusammenfassung
Transformatorschutzsysteme verwenden verschiedene Methoden, um verschiedene Arten von Fehlern und ungewöhnlichen Zuständen zu erkennen und darauf zu reagieren, um die sichere und zuverlässige Funktion der Transformator zu gewährleisten. Diese Schutzsysteme umfassen Überstromschutz, Differentialschutz, Gas-Schutz, Temperaturschutz, Druckschutz, Isolierungsüberwachung, Nullfolgenstromschutz, Spannungsschutz und nichtelektrischen Schutz. Die Wahl des Schutzsystems hängt von der Art, Kapazität und Anwendungsumgebung des Transformators ab. Durch diese Schutzmaßnahmen können Transformatorfehler effektiv verhindert und minimiert werden, wodurch die Lebensdauer der Ausrüstung verlängert und der stabile Betrieb des Stromsystems gewährleistet wird.
