Die Temperaturerhöhung von Trockentransformatoren und ölgekühlten Transformatoren sowie deren Temperaturerhöhungsbereich

Es gibt zahlreiche Faktoren, die die Lebensdauer von trockengeschaltete Transformatoren und ölgekühlte Transformereinheiten Unter diesen ist die Temperatur der entscheidendste Faktor für die Alterung der Isolation und beeinflusst dadurch die Lebensdauer der Transformatoren. Aufgrund der ungleichmäßigen Wärmeverteilung innerhalb der Transformatoren treten erhebliche Temperaturunterschiede in verschiedenen Bereichen auf. Daher ist für jeden Bereich unter Nennlast die zulässige Temperaturerhöhung festgelegt, um einen sicheren Betrieb zu gewährleisten.

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I. Grundlagen und Berechnungen der Temperaturerhöhung

Isolationsklasse und maximal zulässige Temperatur

Allgemeine ölgekühlte Transformatoren verwenden Isolationsklasse A; ihre maximal zulässige Temperatur beträgt 105 °C.

– Berechnung der zulässigen Temperaturerhöhung (am Beispiel der Wicklung)

Zulässige Temperaturerhöhung = Maximal zulässige Temperatur – Umgebungstemperatur (mit 40 °C als Bezugsgröße)

Das heißt: 105 °C – 40 °C = 65 °C (zulässige Temperaturerhöhung der Wicklung)

– Zusammenhang zwischen Öltemperatur und Wicklungstemperatur

Die Temperatur des Transformatoröls liegt normalerweise etwa 10 °C unter der der Wicklungen. Daher:

- Die zulässige Temperaturerhöhung des Öls beträgt: 65 °C − 10 °C = 55 °C

- Um eine Alterung des Öls zu verhindern, darf die Temperaturerhöhung der oberen Öloberfläche 45 °C nicht überschreiten

Der tatsächliche Betriebstemperaturbereich

Liegt die Temperatur des oberen Öls zwischen 80 °C und 90 °C, so beträgt die Wicklungstemperatur etwa 95 °C bis 105 °C. Ein längerer Aufenthalt in diesem Bereich beschleunigt die Alterung der Isolation.

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II. Gefahren des Hochtemperaturbetriebs für Trockentransformatoren und ölgefüllte Transformatoren

Verschlechterung des Isolationsmaterials

Eine langfristige Exposition gegenüber hohen Temperaturen führt dazu, dass die Isolierpappe spröde wird und leicht Risse bekommt; dadurch verliert sie ihre Isolationseigenschaften und steigt das Durchschlagsrisiko.

- Alterung des Isolationsöls

Starke Alterung der Wicklungsisolierung beschleunigt die Verschlechterung des Isolieröls und verkürzt dadurch die gesamte Lebensdauer des Transformators weiter.

– Fazit

Es wird empfohlen, den Transformator nicht bei hohen Temperaturen zu betreiben, insbesondere nicht über längere Zeit bei hohen Temperaturen.

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III. Klassifizierung der Isolierklassen von Transformatoren

Die Isolierklasse gibt die Hitzebeständigkeit des Isoliermaterials an; verschiedene Klassen entsprechen unterschiedlichen zulässigen Höchsttemperaturen.

Ölgekühlte Transformatoren (mit 7 Klassen)

A, E, B, F, H, N, C

– Trockentransformatoren (3 verschiedene Klassen)

B, F, H

Nehmen Sie als Beispiel die Klasse A: Damit ist gemeint, dass die Summe aus Betriebstemperatur des Transformators und Umgebungstemperatur 105 °C nicht überschreiten darf; für die anderen Klassen gilt das gleiche Prinzip.

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IV. Diagramm zur Begrenzung des Temperaturanstiegs (Erläuterung)

• Die zulässige Temperaturerhöhung für ölgefüllte Transformatoren ist im Diagramm dargestellt.

• Die zulässige Temperaturerhöhung für trockene Transformatoren ist im Diagramm dargestellt.

Hinweis: Die Höhe des Temperaturerhöhungs-Grenzwerts spiegelt unmittelbar die Wärmebeständigkeit des Isoliermaterials wider und stellt eine wichtige Grundlage für Auswahl sowie Betriebsüberwachung dar.

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V. Grundsätze zur Sicherheit des Kerns

Solange der Temperaturanstieg die zulässige Grenze nicht überschreitet, kann der Transformator bei beliebigen Umgebungstemperaturen sicher innerhalb der spezifizierten Lebensdauer betrieben werden.