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Trockentransformatoren nehmen in der Energieverteilung eine besondere Stellung ein. Sie sind zwar selten das auff\u00e4lligste Element in einer Umspannstation, bilden aber oft die letzte Barriere zwischen dem Versorgungsnetz und einem Geb\u00e4ude voller Menschen, empfindlicher Elektronik oder einer Produktionslinie, die keine Ausf\u00e4lle tolerieren kann. Im Gegensatz zu \u00f6lgef\u00fcllten Transformatoren ersetzen sie das herk\u00f6mmliche K\u00fchl- und Isolationsmedium Mineral\u00f6l durch Luft und Feststoffisolierungen \u2013 meist Gie\u00dfharz oder vakuumdruckimpr\u00e4gniertes Papier. Dieser eine Unterschied bestimmt alle nachgelagerten Aspekte: das Brandverhalten, die Umweltvertr\u00e4glichkeit und vor allem die Art und Weise, wie der Transformator w\u00e4hrend seiner Lebensdauer gepr\u00fcft wird.<\/p>\n
Die Pr\u00fcfung ist kein einmaliger Vorgang. Es handelt sich um einen mehrstufigen Prozess, der bereits vor Verlassen des Werks beginnt und sich \u00fcber die Inbetriebnahme bis hin zur regelm\u00e4\u00dfigen Wartung erstreckt. Welche Pr\u00fcfungen erforderlich sind, h\u00e4ngt von der Bauweise, der Spannungsklasse und der ma\u00dfgeblichen Norm ab \u2013 meist IEC 60076-11 oder IEEE C57.12.01. Unabh\u00e4ngig von der Norm lassen sich die Pr\u00fcfungen in drei Gruppen einteilen: St\u00fcckpr\u00fcfungen (Routinepr\u00fcfungen), die jede Einheit bestehen muss; Typpr\u00fcfungen, die eine Konstruktion qualifizieren; sowie Sonderpr\u00fcfungen, die spezifische Anforderungen oder Fragestellungen abdecken.<\/p>\n
1. St\u00fcckpr\u00fcfungen \u2013 Die unverzichtbaren Tests<\/strong><\/p>\n St\u00fcckpr\u00fcfungen werden vor der Auslieferung an jedem Transformator durchgef\u00fchrt. Sie dienen als grundlegender Nachweis daf\u00fcr, dass die Einheit korrekt gefertigt wurde und sich wie vorgesehen verh\u00e4lt. Die folgende Auflistung orientiert sich an der Norm IEC 60076-11 und findet sich analog auch in den IEEE-Normen wieder.<\/p>\n Zwei dieser Punkte verdienen besondere Erw\u00e4hnung. Impedanz und Lastverluste werden bestimmt, indem eine Wicklung kurzgeschlossen und an die andere eine reduzierte Spannung angelegt wird; aus Spannung, Strom und Leistung wird dann die Impedanz abgeleitet. Das Ergebnis bestimmt das Verhalten des Transformators im Fehlerfall sowie seine Lastaufteilung im Verbund mit benachbarten Transformatoren. Leerlaufverluste und Leerlaufstrom werden gemessen, indem eine Wicklung mit Nennspannung beaufschlagt wird, w\u00e4hrend die andere offen bleibt; die aufgenommene Leistung entspricht im Wesentlichen den Eisenverlusten und ist der aussagekr\u00e4ftigste Indikator f\u00fcr die Qualit\u00e4t des Kernblechs. Ein Transformator mit ungew\u00f6hnlich hohen Leerlaufverlusten erw\u00e4rmt sich st\u00e4rker und verursacht w\u00e4hrend seiner gesamten Betriebsdauer h\u00f6here Kosten.<\/p>\n Bei Trockentransformatoren erfordert das Thema Teilentladung (TE) besondere Aufmerksamkeit. Teilentladungen sind mikroskopische Entladungen in Hohlr\u00e4umen oder an Isolationskanten; sie sind sowohl Symptom als auch Ursache f\u00fcr eine Verschlechterung der Isolation. Ein Transformator kann zwar eine Spannungsfestigkeitspr\u00fcfung bestehen, aber dennoch einen TE-Defekt aufweisen, der sp\u00e4ter im Betrieb zu einem Ausfall f\u00fchrt. Bei Gie\u00dfharztransformatoren liegt der zul\u00e4ssige Grenzwert niedrig \u2013 bei etwa 10 pC oder darunter \u2013, weshalb die TE-Messung heute eher Standard als Option ist.<\/p>\n Die Pr\u00fcfsequenz schlie\u00dft mit der Messung des Isolationswiderstands ab \u2013 oft erg\u00e4nzt durch die Berechnung des Polarisationsindex zur Feuchtigkeitserkennung \u2013 sowie mit Isolations- und Funktionspr\u00fcfungen des Zubeh\u00f6rs, wie Temperatursensoren, L\u00fcfter und Stufenschalter (sofern vorhanden).<\/p>\n 2. Typpr\u00fcfungen \u2013 Nachweis der Konstruktion<\/strong><\/p>\n Typpr\u00fcfungen werden nicht an jeder einzelnen Einheit durchgef\u00fchrt. Sie erfolgen an einem repr\u00e4sentativen Muster, um nachzuweisen, dass die Konstruktion die spezifizierten Leistungsanforderungen erf\u00fcllt; Serienexemplare einer bereits qualifizierten Konstruktion werden normalerweise nicht erneut dieser Pr\u00fcfung unterzogen.<\/p>\n Am anspruchsvollsten ist der Temperaturanstiegstest. Er ist f\u00fcr Trockentransformatoren wichtiger als f\u00fcr alle anderen Typen, da die Isolationslebensdauer direkt mit der Betriebstemperatur zusammenh\u00e4ngt. Die Einheit wird mit Nennlast \u2013 manchmal mit einer spezifizierten \u00dcberlast \u2013 betrieben, bis thermisches Gleichgewicht erreicht ist, was viele Stunden dauern kann. Die Wicklungstemperatur wird mit eingebetteten Sensoren oder durch die Widerstandsmethode gemessen, bei der der Anstieg des Wicklungswiderstands in eine durchschnittliche Wicklungstemperatur umgewandelt wird. Der Anstieg muss innerhalb der Grenzen f\u00fcr die Isolationsklasse bleiben \u2013 beispielsweise 100 K f\u00fcr Klasse F unter Nennbedingungen. Der Test validiert sowohl das thermische Design als auch die K\u00fchlanordnung.<\/p>\n Der Blitzsto\u00dftest ist das zweite S\u00e4ulen, obwohl er f\u00fcr kritische Anwendungen manchmal als Routinepr\u00fcfung durchgef\u00fchrt wird. Eine Standardwellenform von 1,2\/50 \u00b5s wird an jede Hochspannungsterminal angelegt, und die resultierenden Spannungs- und Stromverl\u00e4ufe werden aufgezeichnet. Abweichungen von der erwarteten Wellenform \u2013 wie beispielsweise ein pl\u00f6tzlicher Spannungsr\u00fcckfall \u2013 deuten auf einen Durchschlag irgendwo in der Wicklung hin. Der Sto\u00dftest ist f\u00fcr trockene Bauformen anspruchsvoller, da feste Isolierungen anders als \u00d6l verhalten, aber er bleibt das beste Indiz f\u00fcr die \u00dcberspannungsfestigkeit.<\/p>\n Die Bestimmung des Schallpegels hat an Bedeutung gewonnen, da Trockentransformatoren zunehmend in der N\u00e4he von Aufenthaltsbereichen aufgestellt werden. Ein Transformator, der in einem separaten Betriebsraum mit 65 dB brummt, ist eine Sache; dasselbe Ger\u00e4t neben einer Krankenhausstation oder einem Gro\u00dfraumb\u00fcro eine ganz andere. Der Schalldruck wird bei Nennspannung an definierten Punkten rund um den Transformator gemessen \u2013 sowohl zur \u00dcberpr\u00fcfung des garantierten Pegels als auch zur Identifizierung ungew\u00f6hnlicher Ger\u00e4uschquellen.<\/p>\n 3. Sonderpr\u00fcfungen \u2013 Wenn die Norm nicht ausreicht<\/strong><\/p>\n Sonderpr\u00fcfungen sind weder Routine- noch allgemein vorgeschriebene Pr\u00fcfungen. Sie werden durchgef\u00fchrt, wenn der K\u00e4ufer sie spezifiziert, die Anwendung dies erfordert oder wenn Routine- und Typpr\u00fcfungen offene Fragen hinterlassen.<\/p>\n Die Pr\u00fcfung der Kurzschlussfestigkeit ist die anspruchsvollste Pr\u00fcfung. Dabei wird eine Wicklung kurzgeschlossen, w\u00e4hrend an die andere die Nennspannung angelegt wird; die entstehenden Str\u00f6me erreichen ein Vielfaches des Nennstroms, und die elektromagnetischen Kr\u00e4fte im Inneren der Wicklungen sind enorm. Die Pr\u00fcfung weist nach, dass die Wicklungen und ihre St\u00fctzkonstruktion den Belastungen ohne Verformung oder Isolationssch\u00e4den standhalten. Dies ist besonders f\u00fcr Trockentransformatoren relevant, da Feststoffisolierungen nicht \u00fcber die Selbstheilungseigenschaften von \u00d6l verf\u00fcgen. Eine Wicklung, die sich unter Kurzschlusskr\u00e4ften leicht verschiebt, f\u00e4llt zwar m\u00f6glicherweise nicht sofort aus, doch die dadurch in der Isolierung verbleibende mechanische Spannung f\u00fchrt zu einem vorzeitigen Ausfall.<\/p>\n Die Frequenzganganalyse (FRA) hat sich zu einem Standardverfahren zur \u00dcberpr\u00fcfung der mechanischen Integrit\u00e4t entwickelt. Dabei wird ein Frequenzspektrum in eine Wicklung eingespeist und die Reaktion an einer anderen Wicklung gemessen; so entsteht eine Signatur, die die physikalische Geometrie von Wicklungen und Kern widerspiegelt. Durch den Vergleich mit einer Referenzmessung (aus dem Werk oder von einem fr\u00fcheren Zeitpunkt) lassen sich Wicklungsverformungen, Kernverschiebungen oder andere mechanische Ver\u00e4nderungen erkennen, die herk\u00f6mmlichen elektrischen Pr\u00fcfungen verborgen bleiben. Die FRA ist besonders wertvoll nach einem Durchgangsfehler oder nach unsachgem\u00e4\u00dfer Behandlung beim Transport.<\/p>\n Ist eine Einheit f\u00fcr raue oder ungew\u00f6hnliche Einsatzbedingungen vorgesehen, k\u00f6nnen Pr\u00fcfungen hinsichtlich Klima, Umweltbedingungen und Brandverhalten vorgeschrieben werden. Die Norm IEC 60076-11 legt die nachstehenden Klassifizierungen fest.<\/p>\n <\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":" Trockentransformatoren nehmen in der Energieverteilung eine besondere Stellung ein. 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\n Pr\u00fcfung<\/strong><\/td>\n Was gepr\u00fcft wird<\/strong><\/td>\n Typisches Abnahmekriterium<\/strong><\/td>\n<\/tr>\n \n Wicklungswiderstand<\/td>\n Leitungsdurchgang, Qualit\u00e4t der Verbindungen, korrekte Anzapfanschl\u00fcsse<\/td>\n Messung an jeder Anzapfung; Abweichung zwischen den Phasen innerhalb weniger Prozent<\/td>\n<\/tr>\n \n \u00dcbersetzungsverh\u00e4ltnis und Phasenverschiebung<\/td>\n Dass das Ger\u00e4t die bestellte Spannung liefert und die Schaltgruppe (z. B. Dyn11) f\u00fcr den Parallelbetrieb korrekt ist<\/td>\n Messung an jeder Anzapfung; Verh\u00e4ltnis innerhalb der Toleranz nach IEC 60076-1 (typisch \u00b10,5 %)<\/td>\n<\/tr>\n \n Kurzschlussimpedanz und Lastverluste<\/td>\n Begrenzung des Fehlerstroms, Lastaufteilung sowie I\u00b2R-Verluste und Zusatzverluste<\/td>\n Impedanz innerhalb \u00b110 % des garantierten Wertes; Lastverluste innerhalb der Garantie<\/td>\n<\/tr>\n \n Leerlaufverluste und Leerlaufstrom<\/td>\n G\u00fcte des Kernblechs, Festigkeit der Kernpressung, Magnetisierungsstrom<\/td>\n Innerhalb der Garantie; \u00fcbliche Toleranz +15 % bei den Leerlaufverlusten<\/td>\n<\/tr>\n \n Fremdspannungspr\u00fcfung (AV)<\/td>\n Integrit\u00e4t der Hauptisolation gegen Erde und zwischen den Wicklungen<\/td>\n Eine Minute bei der festgelegten Pr\u00fcfspannung ohne Durchschlag<\/td>\n<\/tr>\n \n Induzierte Spannungspr\u00fcfung (IV \/ ACSD)<\/td>\n Windungs- und Lagenisolation, die durch die Fremdspannungspr\u00fcfung nicht vollst\u00e4ndig beansprucht wird<\/td>\n Kein Durchschlag bei der induzierten Pr\u00fcfspannung<\/td>\n<\/tr>\n \n Teilentladungsmessung (TE)<\/td>\n Hohlr\u00e4ume, Delamination oder Schwachstellen in der Gie\u00dfharzisolierung<\/td>\n Typischerweise \u2264 10 pC bei Gie\u00dfharzausf\u00fchrungen<\/td>\n<\/tr>\n \n Isolationswiderstand und Polarisationsindex<\/td>\n Feuchtegehalt und allgemeiner Zustand des Isolationssystems<\/td>\n Verh\u00e4ltnis und Absolutwerte nach IEEE 43 bzw. Herstellergrenzwert<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n