Was ist ein ölgefüllter Transformator?
Ölgefüllte Transformatoren sind Transformatoren, die Öl als Isoliermaterial verwenden.
Als Öl wird hauptsächlich Mineralöl verwendet. Ein Transformator ist ein Gerät, das zwei Spulen zur Spannungsumwandlung verwendet. Die Spulen werden als Primär- bzw. Sekundärwicklungen bezeichnet und das Windungsverhältnis bestimmt das Verhältnis von Primär- zu Sekundärspannung.
Es gibt verschiedene Arten von Transformatoren, aber ölgefüllte Transformatoren werden am häufigsten für Stromversorgungsanwendungen verwendet.
Anwendungen von ölgefüllten Transformatoren
Ölgefüllte Transformatoren werden in einer Vielzahl von Anwendungen und Sektoren eingesetzt. Die wichtigste Anwendung ist die Stromübertragung und -verteilung. Der in Kraftwerken erzeugte Strom hat im Allgemeinen eine hohe Spannung.
Dieser Strom wird dann an die Übertragungsleitungen weitergeleitet, die von Masten und anderen Strukturen getragen werden. Mit Hilfe von ölgefüllten Transformatoren kann dieser Hochspannungsstrom umgewandelt und in Niederspannungsleitungen eingespeist werden.
Der Niederspannungsstrom wird dann zu den Verbrauchsstellen wie Haushalten, Fabriken und Gewerbebetrieben geleitet. An diesen Abnahmestellen werden ebenfalls ölgefüllte Transformatoren eingesetzt, um die Spannung auf ein bedarfsgerechtes Niveau zu bringen. In Haushalten werden Spannungen wie 100 V AC oder 200 V AC verwendet, während in Fabriken und Gewerbebetrieben 200 V AC oder 400 V AC verwendet werden können.
Funktionsweise der ölgefüllten Transformatoren
Ein ölgefüllter Transformator besteht aus einem Eisenkern, Spulen, einem Öltank und Isolieröl:
1. Eisenkern
Im Zentrum des Transformators befindet sich der Eisenkern. Der Eisenkern wird durch das Laminieren von Siliziumstahlplatten und anderen Materialien hergestellt, um einen magnetischen Kreis zu bilden. Der mehrschichtige Aufbau minimiert die magnetischen Verluste und ermöglicht eine effiziente Energieumwandlung.
2. Spulen
Um den Eisenkern herum befinden sich die Wicklungen für die Hochspannungs- bzw. Niederspannungsseite. Sie bestehen aus Kupfer- oder Aluminiumdraht und erzeugen ein Magnetfeld, wenn Strom durch sie fließt. In einem typischen Abspanntransformator ist die Hochspannungsseite mit weniger Windungen und die Niederspannungsseite mit mehr Windungen gewickelt.
3. Öltank
Diese Bauteile sind in Stahltanks untergebracht. Die Tanks sind mit Isolieröl gefüllt, das die Struktur des Transformators schützt und gleichzeitig den Innenraum isoliert. Die Tanks sind häufig mit Rippen versehen, die die Zirkulation des Kühlöls und die Wärmeableitung unterstützen.
4. Isolieröl
Mineralöl wird häufig als Isolieröl verwendet. In den letzten Jahren werden aus Gründen des Umweltschutzes auch Transformatoren mit Sonnenblumen- oder Rapsöl verkauft. Sie sind zwar teuer, können aber die Umweltverschmutzung durch Leckageunfälle verhindern.
Der Verfall von Transformatoren kann auch durch die Analyse der Konzentration organischer Gase im Isolieröl überwacht werden. Wenn ein Transformator überhitzt, entstehen Ethylen und Ethan und durch Teilentladung werden Acetylen und Wasserstoff erzeugt. Acetylen ist ein organisches Gas, das nicht nachgewiesen werden darf, auch nicht in kleinsten Mengen, da es sich um ein Gas handelt, das bei internen Transformatorstörungen entsteht.
Arten von ölgefüllten Transformatoren
Ölgefüllte Transformatoren werden in selbstkühlende und zwangsgekühlte unterteilt:
1. Selbstgekühlter Typ
Selbstgekühlte Transformatoren werden auf natürliche Weise durch internes Öl und ein Kühlsystem gekühlt. Die Wärme wird über einen Kühler oder ähnliches abgeleitet, der auf dem Tank montiert ist. Ölgefüllte Transformatoren sind die am weitesten verbreitete Form von Transformatoren und werden häufig in Stromübertragungs- und -verteilungssystemen eingesetzt.
2. Zwangsgekühlter Typ
Zwangsgekühlte Transformatoren sind Transformatoren, bei denen das Öl durch ein Kühlsystem zwangsumgewälzt wird. Die Zwangszirkulation kann die Kühlwirkung verbessern. Das Öl wird häufig durch Pumpen oder Lüfter umgewälzt und eignet sich für den Einsatz unter hohen Lasten und hohen Temperaturen.
Weitere Informationen zu ölgefüllten Transformatoren
1. Zulässige Temperaturen für ölgefüllte Transformatoren
Bei Überhitzung eines Ölgefüllten Transformators besteht die Gefahr eines Isolationsversagens aufgrund einer erzwungenen Zersetzung des Isolieröls. Im schlimmsten Fall kann dies zu einem Brand führen. Die Betriebstemperatur unter dem zulässigen Wert zu halten, ist daher ein wichtiger Punkt für das Management.
Die maximal zulässige Temperatur für Ölgefüllte Transformatoren, die im Allgemeinen weit verbreitet sind, beträgt 105 °C. Da sie jedoch auch von den Außentemperaturen und Temperaturunterschieden abhängt, wird sie auf etwa 95 °C oder darunter geregelt.
2. Behandlung von ölgefüllten Transformatoren
Bei dem in ölgefüllten Transformatoren verwendeten Mineralöl handelt es sich im Allgemeinen um Erdöl. Da das Isolieröl in großen ölgefüllten Transformatoren 2000 Liter übersteigt, wird das Öl allein als Gefahrgut eingestuft.