Trockenisolierte Transformatoren

Trockentransformatoren sind luftgekühlte Transformatoren. Die Wärme der beheizten Teile solcher Transformatoren wird durch natürliche Luftströme abgeführt. Für Transformatoren mit einer Leistung bis 2500 kW und einer Wicklungsspannung bis 15 kV ist eine solche Freikühlung völlig ausreichend.

Solche Transformatoren finden ihre Anwendung dort, wo erhöhte Anforderungen an die Sicherheit von Personen und Geräten gestellt werden. Leistungsstarke Trockentransformatoren werden eingesetzt: in industriellen Hüttenbetrieben, in der Erdölindustrie, in der Zellstoff- und Papierindustrie, im Maschinenbau sowie bei der Stromversorgung öffentlicher Gebäude, Bauwerke und des Verkehrs.

Die Niederspannungs- (LV) und Hochspannungswicklungen (HV) des Transformators sind in einem Schutzgehäuse eingeschlossen und atmosphärische Luft dient als Hauptkühl- und Isoliermedium für sie. Luft hat im Vergleich zu Öl deutlich schlechtere Isoliereigenschaften, weshalb die Anforderungen an die Isolierung von Transformator-Trockenwicklungen deutlich höher sind.

Diese Transformatoren werden nur in trockenen, geschlossenen Räumen (Luftfeuchtigkeit nicht höher als 80 %) installiert, da ihre Wicklungen bei Kontakt mit Luft befeuchtet werden und um die Hygroskopizität der Wicklungen zu verringern, werden sie zusätzlich mit speziellen Lacken imprägniert.

Trockentransformatoren sind in drei verschiedenen Ausführungen erhältlich: offene Spule, monolithische Spule und gegossene Spule.

Offen gewickelte Transformatoren sind mit Vakuum-Druckharz imprägniert und verfügen über eine bis zu 0,2 mm dicke Isolierbeschichtung, die sowohl eine hohe Isolierung als auch Umweltschutz gewährleistet, während die Kühlung der Spulen weiterhin sehr effizient bleibt.

Zur effektiven Kühlung der Wicklungen werden spezielle Isolationsprofile und hochfeste Porzellanisolatoren verwendet, die horizontale und vertikale Kühlkanäle bilden und dank Konvektion auch hier die Beständigkeit gegen Verschmutzung gewährleistet sind.

Die monolithische Konstruktion wird im Hochvakuum gegossen, und während des Betriebs setzt ein solcher Epoxidguss keine Produkte frei, was den freien Einsatz des Transformators dort ermöglicht, wo die Anforderungen an den Umwelt- und Brandschutz erhöht sind, beispielsweise in eingebauten Umspannwerken aggressive elektrische Betriebsbedingungen der Ausrüstung.

Die Isolierung der Drähte sorgt für eine hohe elektrische Festigkeit und die Bandagenstreifen garantieren eine Festigkeit nach dem Imprägnieren und Einbrennen mit Lack und sorgen für eine hohe mechanische Festigkeit. Diese Technologie ermöglicht den langfristigen Einsatz des Geräts unter zyklischen thermischen Belastungen, ohne dass die Gefahr eines Verlusts der Isolierung seiner elektrischen Eigenschaften besteht.

Spezielle Füllstoffe für die Herstellung von Gussspulen sorgen für verbesserte mechanische, feuerbeständige und wärmeleitende Eigenschaften, wodurch die Technologie selbst der Struktur Steifigkeit verleiht. Durch die Verwendung einer Gusswicklung ist es möglich, einen Transformator mit akzeptablen Abmessungen für den Betrieb in Hochspannungsnetzen zu erhalten.

Allerdings gibt es auch Nachteile: Die Masse des Isoliermaterials ist groß und es kommt zu Inhomogenitäten, wodurch Teilentladungen möglich sind, außerdem ist die Kühlung der Hochspannungswicklungen schwierig. Bei sinkender Temperatur kommt es häufig zu mechanischen Spannungen in der Isolierung.

Trockentransformatoren haben gegenüber Trockentransformatoren eine Reihe von Vorteilen Öltransformatoren:

• erfordern keine Wartungskosten: Keine Reinigung und kein Ölwechsel erforderlich.

• Kapitalrendite: Im Vergleich zu geölten Gegenstücken erhöht sich der Querschnitt der Drähte und des Magnetkreises entsprechend, die elektromagnetische Belastung der aktiven Materialien nimmt ab, was sich mit zunehmender Spannung an den Wicklungen und bei hohen Leistungen sehr wirtschaftlich auswirkt. Neue hitzebeständige, nicht brennbare Materialien erhöhen die nutzbare elektromagnetische Belastung und senken die Kosten für aktive Materialien.

• hohe Sicherheit: Durch die Verwendung von Asbest oder Glasfaser als Isoliermaterial steigt die Arbeitstemperatur;

• hat eine Schutzhülle;

• anwendbar in trockenen Räumen mit hohen Anforderungen an den Brandschutz.