Trockentransformatoren gelten als pflegeleicht und nahezu wartungsfrei. Sie werden vor allem an Orten eingesetzt, an denen Standard-Isolieröle aus Umweltschutzgründen keine Verwendung finden dürfen. Zudem war in den letzten Jahren die Verfügbarkeit der Trockentransformatoren größer und die Lieferzeiten kürzer als bei den regulären Öltransformatoren. Aufgrund des nicht vorhanden Öles hat diese Bauart erstmal ein geringeres Brandrisiko. Wieso das allerdings nicht immer zu trifft und welche Maßnahmen zur Minimierung des Ausfallrisikos ergriffen werden können, wird in den nächsten Abschnitten näher beschrieben.

Als vollständig wartungsfrei kann ein Trockentransformator leider nicht angesehen werden. Beim Einsatz in einer Trafostation müssen nach der DIN VDE 0105 regelmäßig im 4-Jahres- Intervall Wartungen durchgeführt werden, welche neben einer optischen Überprüfung und Reinigung, je nach Befundung weitere Maßnahmen beinhalten können. Aufgrund der Konstruktion sollte hier nicht nur eine oberflächliche Reinigung, sondern auch eine Reinigung der Kühlkanäle zwischen den Wickelkörpern durchgeführt werden, um das Anstauen von Hitze zu verhindern.

Abbildung 1: Thermografie zur Überwachung der Temperaturverteilung der Wicklungen

 

Bei der Verarbeitung von zum Beispiel metallischen Stäuben sollte die Reinigung in kürzeren Zeitabständen erfolgen, um das Risiko von Oberflächenentladungen bis hin zu Überschlägen zu verringern. Das Brandrisiko eines Trockentransformators ist maßgeblich von dem Zustand der Isolation abhängig, welches wiederum durch Verschmutzungen sowie Feuchtigkeit beeinträchtigt werden kann.

Nicht nur im Werk sollte eine umfängliche Überprüfung im Rahmen von Werks- (factory acceptance test = FAT) und Inbetriebnahmeprüfungen (site acceptance test = SAT) durchgeführt werden. FAT’s und SAT’s dienen dazu, den Ist-Zustand nach der Fertigung festzuhalten, die Einhaltung der spezifizierten Parameter (zum Beispiel: Nennübersetzung) zu gewährleisten sowie eventuelle Beschädigungen durch den Transport aufzudecken. Zur Verifikation der Isolation des Trockentransformators wird im Werk nach IEC 60076-11 eine Teilentladungsmessung durchgeführt. Diese wird allerdings nicht im Rahmen eines SAT’s wiederholt, da es bei einer sachgemäßen Lagerung und dem Transport nicht zur Alterung der Isolation kommen sollte.

Bei gebraucht gekauften Trockentransformatoren mit unbekannter Historie oder nach langer Lagerzeit unter suboptimalen Bedingungen (zum Beispiel in feuchter Umgebung) sollten definitiv Messungen zur Bewertung des Isolationssystems durchgeführt werden. Wieso eine DC-Isolationsmessung an dieser Stelle nicht die beste Wahl zur Bewertung ist, wird im nächsten Abschnitt im Detail erläutert.

Bei der Bewertung der Isolation denkt man zunächst an die Isolationswiderstandsmessung mit DC-Spannung – der Name sagt es bereits. Es gibt jedoch einige Gründe, welche insbesondere bei Trockentransformatoren gegen diese Messung zur Bewertung der Isolation sprechen. Zum einen ist dieses Messung sehr abhängig von den Umgebungsbedingungen, wie Luftfeuchtigkeit und Temperatur. Diese Einflüsse lassen sich nur sehr schlecht herausfiltern. Zum anderen stellt die Messung mit DC-Spannung eine vollständig andere Belastung für das Isolationssystem dar, als diese im Betrieb auftritt. Mit Hilfe der DC-Isolationswiderstandsmessung ist es selbstverständlich möglich, zu ermitteln, ob und welcher Höhe der Isolationswiderstand vorhanden ist. Jedoch lassen sich kleine Isolationsfehler, welche im laufenden Betrieb weiter anwachsen, zum Beispiel durch auftretende Teilentladungen, nicht feststellen. Somit kann nur der Momentzustand ermittelt werden. Eine Aussage über die Weiterentwicklung oder die tatsächliche Alterung des Systems ist schlecht möglich.

Abbildung 2: TE-Messung an einem Trockentransformator

 

Mit der Teilentladungsmessung ist es möglich, Schwachstellen in der Isolation auch oberhalb der Nennbetriebsspannung aufzudecken und so schon vorab Abschätzungen über die Entwicklung zu tätigen. Dadurch lassen sich Wartungsmaßnahmen besser planen und ungeplante Ausfälle vermeiden.

Teilentladungen sind in der IEC 60270 als lokale elektrische Entladungen definiert, welche die Isolation zwischen Leitern nur teilweise überbrücken. Mit der Zeit kann dadurch die Isolierung irreversibel geschädigt werden, bis es zu einem vollständigen Versagen der Isolation kommt.

Abbildung 3: Entwicklung einer Teilentladung bis hin zum Durchschlag

 

Von der Fertigung bis zum Ende der Lebensdauer eines Transformators gibt es verschiedene Quellen für Teilentladungen:

• Lokal erhöhte elektrische Feldstärke (Konstruktionsfehler oder Überbelastung)
• Hohlräume oder Blasen (Fertigungsprozess oder Überhitzung)
• Allgemein Defekte im Isolationsmaterial (z. B. Verschmutzungen, Partikel)
• Mechanische Belastungen wie Vibrationen (Abrieb, Gießharzablösungen)
• Treeing (Wasserbäumchen) innerhalb der Isolation

Alle der genannten Probleme können über kurz oder lang durch das Auftreten von Teilentladungen zu massiven Isolationsfehlern heranwachsen.

Mit Hilfe einer induzierten Spannungsprüfung und Teilentladungsmessungen können diese Fehler frühzeitig erkannt werden. Im Rahmen eines FAT’s wird ein Trockentransformator mit bis zu 1,8 x U_Nenn auf Teilentladungsfreiheit geprüft. Für die Prüfung, insbesondere von älteren Transformatoren, sollte die maximale Prüfspannung reduziert werden.

Wir sind in der Lage, Transformatoren bis 10 MVA und einer maximalen Spannung an der Unterspannungsseite von 1500 V vor Ort zur prüfen, ohne einen externen Generator einzusetzen.

Bei Fragen beraten wir Sie gerne persönlich. Nehmen Sie einfach Kontakt mit uns auf!

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