Was ist ein Öltransformator? Eine detaillierte Anleitung zum Öltransformator

Im riesigen und komplexen Netz elektrischer Energiesysteme bleibt eine Komponente ein Eckpfeiler einer effizienten Energieverteilung: die Öltauchtransformator . Dieses robuste und zuverlässige Gerät ist von entscheidender Bedeutung, um die Spannung für die Fernübertragung zu erhöhen und für einen sicheren lokalen Verbrauch zu senken.

Definition und Kernfunktion
Ein Öltransformator ist eine Art elektrischer Transformator, bei dem der Kern und die Wicklungen in ein spezielles Isolieröl eingetaucht sind. Die Hauptfunktion jedes Transformators besteht darin, elektrische Energie durch elektromagnetische Induktion zwischen Schaltkreisen zu übertragen und so den Spannungspegel mit minimalem Energieverlust zu ändern. Das Öl in einem Öltransformator erfüllt mehrere kritische Zwecke: Es fungiert als hochwirksames Isoliermedium und als Kühlmittel zur Ableitung der während des Betriebs erzeugten Wärme.

Schlüsselkomponenten und Konstruktion
Die Wirksamkeit eines Öltransformators beruht auf seiner bewussten Konstruktion:

Kern: Wird normalerweise aus hochwertigen, kornorientierten Siliziumstahllaminierungen hergestellt, um Wirbelstromverluste zu minimieren und einen effizienten Weg für den magnetischen Fluss bereitzustellen.

Wicklungen: Hierbei handelt es sich um leitfähige Spulen (normalerweise Kupfer oder Aluminium), die um den Kern gewickelt sind. Die Primärwicklung empfängt die Eingangsspannung, während die Sekundärwicklung die transformierte Ausgangsspannung liefert.

Isolieröl: Dies ist kein gewöhnliches Mineralöl. Es handelt sich um ein hochraffiniertes Kohlenwasserstofföl mit ausgezeichneter Durchschlagsfestigkeit und chemischer Stabilität. Seine Hauptaufgaben bestehen darin, einen Stromausfall zwischen unter Spannung stehenden Teilen zu verhindern und Wärme vom Kern und den Wicklungen weg zu übertragen.

Tank: Ein robuster geschweißter Stahltank beherbergt den aktiven Teil (Kern und Wicklungen) und das Öl. Es ist so konzipiert, dass es Umweltbelastungen standhält und verfügt häufig über Wellen oder externe Heizkörper, um die Kühlfläche zu vergrößern.

Konservatortank: Ein kleinerer Hilfstank, der oft über dem Haupttank montiert ist und es dem Isolieröl ermöglicht, sich bei Temperaturschwankungen ohne Lufteinwirkung auszudehnen und zusammenzuziehen.

Buchholz-Relais: Eine wichtige Sicherheitsvorrichtung, die im Rohr zwischen Haupttank und Konservator montiert ist. Es erkennt interne Fehler, indem es die Gasansammlung durch Ölzersetzung erkennt, einen Alarm auslöst oder eine Abschaltung einleitet.

Atemgerät: Diese mit Kieselgel gefüllte Komponente wird am Konservator befestigt. Dadurch kann der Tank „atmen“ und gleichzeitig Feuchtigkeit aus der einströmenden Luft aufnehmen, wodurch verhindert wird, dass sich Öl und Isolierung aufgrund der Feuchtigkeit verschlechtern.

Arten von Öltransformatoren
Ölgetauchte Transformatoren werden nach ihrer Konstruktion und Kühlmethode kategorisiert:

Oil Immersed Natural Cooled (ONAN): Setzt zur Kühlung auf die natürliche Konvektion des Öls. Das erhitzte Öl steigt auf, zirkuliert durch Heizkörper, kühlt ab und fällt wieder nach unten. Dies ist ein gängiger Typ für kleinere bis mittlere Bewertungen.

Oil Immersed Force Cooled (ONAF): Verwendet Ventilatoren, um Luft über die Heizkörper zu blasen, wodurch die Kühlleistung erheblich verbessert wird und eine höhere Nennleistung bei geringerem Platzbedarf ermöglicht wird.

Ölgetaucht, wassergekühlt (OW): Verwendet einen Wasserkreislauf, um das heiße Öl zu kühlen, normalerweise durch einen Wärmetauscher. Diese Methode ist hocheffizient und wird für sehr große Transformatoren eingesetzt, häufig in Kraftwerken oder Umspannwerken.

Primäre Anwendungen
Aufgrund ihrer hohen Effizienz und Leistungshandhabungsfähigkeit sind Öltransformatoren die bevorzugte Wahl für ein breites Anwendungsspektrum:

Elektrische Stromübertragungs- und -verteilungsnetze: Werden in Kraftwerken, Umspannwerken und Verteilungsumspannwerken verwendet.

Industrie- und Fertigungsanlagen: Treiben große Maschinen, Motoren und schwere Industrieprozesse an.

Erneuerbare Energieparks: Erhöhen Sie die von Windkraftanlagen oder Solarparks erzeugte Spannung zur Einspeisung in das Netz.

Gewerbe- und große Wohnkomplexe: Dient als Hauptbetriebstransformator für große Gebäude.

Vorteile und Überlegungen
Der weit verbreitete Einsatz von Öltauchtransformatoren ist auf mehrere wesentliche Vorteile zurückzuführen:

Hoher Wirkungsgrad und Tragfähigkeit: Die hervorragenden Kühleigenschaften des Öls ermöglichen es diesen Transformatoren, höhere Überlastungen zu bewältigen und eine längere Betriebslebensdauer zu haben.

Effektive Isolierung: Das Öl bietet im Vergleich zu Luft eine bessere Isolierung und ermöglicht so ein kompakteres Design bei gegebener Nennspannung.

Schutz: Das Öl trägt dazu bei, die Zellulosepapierisolierung der Wicklungen zu erhalten und verlangsamt so den Alterungsprozess.

Haltbarkeit: Die robuste Tankkonstruktion bietet Schutz vor Umwelteinflüssen.

Wichtige Überlegungen sind die Notwendigkeit von Eindämmungssystemen zur Verhinderung einer Umweltverschmutzung im Falle eines Lecks und die Einhaltung strenger Brandschutzprotokolle und -vorschriften, insbesondere für Inneninstallationen.

Wartung und Langlebigkeit
Die richtige Wartung ist für die jahrzehntelange Lebensdauer eines Öltransformators von entscheidender Bedeutung. Hierzu gehören regelmäßige Tests der Durchschlagsfestigkeit und des Feuchtigkeitsgehalts des Öls sowie eine Analyse gelöster Gase (DGA). DGA ist ein leistungsstarkes Diagnosetool, das beginnende interne Fehler erkennen kann, indem es im Öl erzeugte Gase identifiziert.

Der Oil Immersed Transformer ist eine ausgereifte, äußerst zuverlässige und effiziente Technologie, die das Rückgrat der modernen elektrischen Infrastruktur bildet. Sein Design, das sich auf die Doppelrolle des Isolieröls konzentriert, macht es zu einer unverzichtbaren Lösung für Hochleistungsanwendungen, bei denen Leistung, Haltbarkeit und Sicherheit an erster Stelle stehen.