Gefahrenpunkte bei der Betriebsführung von Transformatoren und deren Präventionsmaßnahmen

Die Hauptgefährdungspunkte beim Betrieb von Transformatoren sind:

• Schaltüberspannungen, die beim Einschalten oder Ausschalten von Leerlauftransformatoren auftreten können und die Isolierung des Transformers gefährden;

• Leerlaufspannungsanstieg in Transformatoren, der die Isolierung des Transformers beschädigen kann.

1. Präventive Maßnahmen gegen Schaltüberspannungen beim Schalten von Leerlauftransformern

Das Erdenn des Neutralpunkts des Transformers dient hauptsächlich dazu, Schaltüberspannungen zu vermeiden. In 110 kV und höheren Starkstrom-Erdungssystemen werden einige Transformerneutralpunkte nicht geerdet, um Einphasen-Erdschlussströme zu begrenzen. Mit anderen Worten, die Anzahl und Lage der geerdeten Transformerneutralpunkte im Netzwerk wird durch umfassende Überlegungen bestimmt, einschließlich der Sicherheit der Transformatorisolierung, der Reduzierung des Kurzschlussstroms und dem zuverlässigen Betrieb des Relaisschutzes.

Beim Schalten von Leerlauftransformern oder bei Systemtrenn- und -parallelschaltungen kann das Erdenn des Neutralpunkts des Transformers Unfälle verhindern, die durch kapazitive Überspannung oder aussergleichliche Netzfrequenzüberspannung aufgrund dreiphasig ungleichmäßiger Betriebsweise oder asymmetrischer Unterbrechung des Leitungsschalters entstehen könnten. Daher sollte die Verhinderung von Gefahren durch Schaltüberspannungen beim Betrieb von Leerlauftransformern auf den korrekten Betrieb des Erdentrenners des Neutralpunkts des Transformers fokussiert sein.

Der Betrieb des Erdentrenners des Neutralpunkts des Transformers sollte folgenden Grundsätzen folgen:

(1) Wenn mehrere Transformatoren parallel auf verschiedenen Busleitern betrieben werden, muss mindestens ein Transformerneutralpunkt auf jedem Busleiter direkt geerdet sein, um zu verhindern, dass ein Busleiter ein ungeerdetes System wird, wenn der Busleiter-Schalter öffnet.

(2) Wenn an der Niederspannungsseite des Transformers eine Stromquelle vorhanden ist, muss der Neutralpunkt des Transformers direkt geerdet sein, um zu verhindern, dass der Hochspannungsschalter ausfällt und den Transformer als ungeerdetes (isoliertes Neutral) System zurücklässt.

(3) Wenn mehrere Transformatoren parallel betrieben werden, ist normalerweise nur ein Transformerneutralpunkt direkt geerdet erlaubt. Während Transformatorschaltnoperationen muss die ursprüngliche Anzahl direkt geerdeter Neutralpunkte stets beibehalten werden. Zum Beispiel, wenn zwei Transformatoren parallel betrieben werden – mit dem Neutralpunkt von Transformer Nr. 1 direkt geerdet und dem Neutralpunkt von Transformer Nr. 2 über einen Spalt geerdet –, muss vor dem Abschalten von Transformer Nr. 1 der Erdentrenner von Transformer Nr. 2 geschlossen werden. Ebenso darf der Erdentrenner von Transformer Nr. 2 erst geöffnet werden, nachdem Transformer Nr. 1 (mit seinem direkt geerdeten Neutralpunkt) erfolgreich wieder eingeschaltet wurde.

(4) Bevor ein Transformer abgeschaltet oder eingeschaltet wird, um Überspannungen durch dreiphasig ungleichmäßige Betriebsweise oder unvollständige Phasenschließung des Leitungsschalters zu vermeiden, die die Transformatorisolierung beeinträchtigen könnten, muss der Neutralpunkt des Transformers vor der Operation direkt geerdet sein. Nach der Einspeisung sollte die Erdmethode entsprechend dem normalen Betriebsmodus angepasst und die Transformatorschutzstellungen gemäß seiner Erdkonfiguration angepasst werden.

2. Präventive Maßnahmen gegen Leerlaufspannungsanstieg in Transformatoren

Dispatchern sollten während der Betriebsbefehle Maßnahmen ergreifen, um den Leerlaufspannungsanstieg in Transformatoren zu vermeiden – zum Beispiel, indem Drosseln eingeschaltet, Synchronkondensatoren mit induktiven Lasten betrieben oder die Stufenschalter von unter Last stufenänderbaren Transformatoren (OLTC) eingestellt werden, um die Empfangsspannung zu senken. Darüber hinaus kann die Senderspannung auch angemessen reduziert werden. Wenn der Sender eine Kraftwerksanlage ist, die nur eine einzige Umspannanlage versorgt, kann die Spannung der Anlage gemäß den Geräteanforderungen erheblich gesenkt werden. Wenn das Kraftwerk auch andere Lasten versorgt, kann unter machbaren Bedingungen die Busleitung der Anlage geteilt werden, sodass Teile der Erzeugungsquellen die Spannung unabhängig voneinander gemäß den Geräteanforderungen anpassen können.