Prüfung und Diagnose von Netztransformatoren

Bei der Entscheidung über die Wartung (oder den Austausch) eines Transformators sollten der Zustand der Isolierung und die zu erwartende Beanspruchung der Anlage berücksichtigt werden. Die Verlängerung der voraussichtlichen Lebensdauer eines Transformators (oder Generators oder Kabels) um nur wenige Betriebsjahre durch die Optimierung seines Betriebszustands auf der Grundlage zuverlässiger Diagnoseinformationen bedeutet für den Eigentümer der Anlage erhebliche Kosteneinsparungen. 

Ein Transformatoreigentümer kann mithilfe der FDS-Technologie auch den Zustand und die Alterung der Isolierung in Durchführungen, Stromwandlern, Spannungswandlern und anderen Komponenten beurteilen.
Der Einsatz von Netz- oder Verteiltransformatoren beginnt mit einer guten elektromechanischen, elektromagnetischen, dielektrischen und thermischen Bewertung des Transformators während der Werksabnahmeprüfung (FAT).

Während der gesamten Lebensdauer ist ein Transformator verschiedenen Belastungsfaktoren ausgesetzt, die seine Zuverlässigkeit und Funktionsfähigkeit unter Umständen beeinträchtigen können. Aus diesem Grund legen Anlagen- und Betriebsmanager spezifische Wartungs- und Prüfstrategien fest, um den Zustand eines Transformators zu überwachen, zu bewerten und zu bestimmen. Eine proaktive Prüf- und Überwachungsstrategie fördert die Langlebigkeit von Transformatoren, um einen sicheren und kontinuierlichen Betrieb sowie die Widerstandsfähigkeit im Falle unerwarteter Systemüberspannungen zu gewährleisten. 

Das Windungszahlverhältnis ist in der Regel die erste Prüfung, die an einem Transformator durchgeführt wird.  Es handelt sich dabei um eine Funktionsprüfung. Wenn ein Transformator nicht ordnungsgemäß funktioniert, müssen wahrscheinlich größere Probleme behoben werden, bevor weitere Prüfungen durchgeführt werden können.  Wenn der Transformator die Prüfung des Windungszahlverhältnisses bestanden hat, ist die nächste logische Prüfung die des Wicklungswiderstandes, um die mechanische Unversehrtheit der Verbindungen innerhalb des Transformators, der Buchse und der Stufenschalter zu prüfen.  Eine Unausgewogenheit des Widerstands kann zu einer schnelleren Verschlechterung des Transformators führen.   Vergessen Sie nicht, den Transformator nach den Wicklungswiderstandsprüfungen zu entmagnetisieren!  Die Restmagnetisierung kann beim Einschalten des Transformators zu hohen Einschaltströmen und damit zu zeit- und kostenintensiven Fehlauslösungen der Schutzeinrichtungen kommen Restmagnetisierung kann sich auch auf die Prüfergebnisse der Sweep-Frequenzganganalyse, des Übersetzungsverhältnisses und des Erregerstroms beeinflussen.

Mit der Transformator-Windungszahlverhältnisprüfung wird das grundlegende Funktionsprinzip und die Konfiguration eines Transformators geprüft. Sie validiert die Informationen auf dem Typenschild und die elektromagnetische Energieumwandlung. Die Prüfung wird auch einfach als Windungszahlverhältnisprüfung bezeichnet. Eine TTR-Prüfung wird mit einem Verhältnismessgerät (Verhältnisprüfgerät) durchgeführt. Eine TTR-Prüfung sollte durchgeführt werden, um zu bestätigen, dass der Transformator in der Lage ist, die automatische Spannungsregelung bei verschiedenen Stufenpositionen eines Laststufenschalters (OLTC) durchzuführen. Außerdem wird damit bestätigt, dass ein Wandler (DETC) ordnungsgemäß positioniert ist und dass keine kurzgeschlossene Wicklungen vorhanden sind. Das Verhältnismessgerät liefert praktische und genaue Messwerte von Netztransformatorverhältnissen und -polaritäten. Eine Transformator-Windungsverhältnisprüfung nutzt die gleichen grundlegenden elektromagnetischen Phänomene wie beim Transformator. Der Unterschied besteht darin, dass die TTR-Prüfung in der Regel mit einem Niederspannungs-Wechselstrom-Erregersignal (< 250 V AC) pro Phase oder als dreiphasige gleichzeitige Erregung arbeitet und die induzierte Spannung in der gegenüberliegenden Windung misst. Wenn das Erregersignal an die HV-Wicklung angelegt wird und die Messung auf der LV-Seite durchgeführt wird, wird das Verfahren als STEP-DOWN-Verhältnisprüfung bezeichnet. Die Prüfung kann auch durchgeführt werden, indem die LV-Wicklung erregt wird und die induzierte Spannung an der HV-Wicklung gemessen wird. Dies wird als STEP-UP-Verhältnisprüfung bezeichnet.

Feuchtigkeit, die sich im Isolationssystem eines Netztransformators ansammelt, beeinträchtigt mehrere Eigenschaften:

• Die Belastbarkeit wird eingeschränkt, da ein höherer Feuchtigkeitsgehalt die Temperatur für den Beginn der Blasenbildung senkt
• Die Durchschlagfestigkeit des Öls wird herabgesetzt, was sich direkt auf die Isolationseigenschaften auswirkt
• Die Alterung der Zelluloseisolation wird beschleunigt, was zu einer Verringerung der mechanischen Festigkeit und zu einer Verkürzung der Lebensdauer führt

Der dielektrische Frequenzgang (DFR, auch FDS genannt) ist die einzige zuverlässige Methode zur Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts in der Feststoffisolierung von Netz- und Verteiltransformatoren. Diese Prüfung ist nicht invasiv und zerstörungsfrei. Typischerweise können Tan Delta/Leistungsfaktorprüfungen bei Netzfrequenz (50 oder 60 Hz) aufgrund von Temperatureffekten irreführende Ergebnisse liefern, und die Ölanalyse ist unzuverlässig, da sich die Feuchtigkeit hauptsächlich in der festen Isolierung befindet.