Wie erfolgt der Blitzschutz des Transformators?

Der Blitzableiter ist die wichtigste Grundkomponente zum Schutz von Stromerzeugungsanlagen sowie von Übertragungs- und Transformationsanlagen. Er bildet auch die Grundlage für die Bestimmung des Isolationsniveaus von Hochspannungsgeräten. Der vor dem Transformator installierte Ableiter besteht hauptsächlich aus einer Funkenstrecke und einem nichtlinearen Widerstand (Ventilplatte). Wenn die durch Blitzschlag erzeugte Überspannung den Transformator angreift, durchläuft sie zuerst den Ableiter. An diesem Punkt entlädt sich die Funkenstrecke des Ableiters und begrenzt so die Überspannung auf der Isolierung des Transformators. Während des Entladevorgangs begrenzt der nichtlineare Widerstand mit guten Volt-Ampere-Eigenschaften die Restspannung (den Spannungsabfall, der durch den durch den nichtlinearen Widerstand fließenden Entladestrom verursacht wird) am Ableiter auf einen Wert, der für den Transformator ungefährlich ist. Je niedriger die Restspannung, desto niedriger ist das Isolationsniveau des Transformators.

Nachdem der Spalt unterbrochen wurde, erzeugt die auf den Ableiter wirkende Netzfrequenzspannung einen Netzfrequenzstrom, nämlich Begleitstrom. Aufgrund des nichtlinearen Widerstands der Ventilplatte begrenzt sie den Begleitstrom auf einen kleinen Wert, im Allgemeinen unter 50 A, und wird unterbrochen, wenn er zum ersten Mal durch Null geht. Nachdem die Überspannung vorüber ist, kann der Ventilableiter, abhängig von der Wirkung der Ventilplatte und des Spalts, den kontinuierlichen Netzfrequenzfluss automatisch unterbrechen und die Betriebsspannung des Übertragungssystems vom Boden isolieren. Dadurch wird der Ableiter in seinen Normalzustand vor dem Blitzeinschlag zurückversetzt. Aktuelle Ventilableiter können jedoch immer noch nicht vollständig vor betriebsbedingten Überspannungen schützen.

Der Magnetventil-Ableiter verwendet einen Magnetventil-Strombegrenzungsspalt, der die Stabilität der Entladespannung des Ableiters gewährleistet. Gleichzeitig hat dieser Spalttyp selbst die Eigenschaft, den Lichtbogen zu verlängern, wodurch ein erheblicher Lichtbogenspannungsabfall entsteht, der die Zuverlässigkeit der Lichtbogenlöschung des Ableiters erhöht. Die Ventilplatte besteht aus Hochtemperaturmaterialien, hat also eine große Strombelastbarkeit und die Restspannung während des Durchgangs des Übergangsstroms ist gering. Dies schützt den Transformator nicht nur vor dem Eindringen von Blitzüberspannungen, sondern kann auch bestimmte Arten von Betriebsüberspannungen begrenzen.

Zinkoxid-Ableiter haben keine Zwischenräume, was zu noch geringerer Restspannung führt. Sie werden zum Schutz von Höchstspannungstransformatoren eingesetzt.

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