Wie vielen Arten von Überspannungen kann ein Transformator im Betrieb ausgesetzt sein?

Während des Betriebs des Stromnetzes sind Transformatoren verschiedenen Überspannungen ausgesetzt. Wenn diese Überspannungssituationen nicht verhindert und behoben werden, können sie die Isolierung von Transformatoren ernsthaft beschädigen, ihren normalen Betrieb beeinträchtigen und sogar zu Geräteschäden führen.

Inhalt

● Auswirkungen von Schaltüberspannungen

Schaltüberspannungen entstehen hauptsächlich durch Schaltvorgänge im System. Beispielsweise werden beim Schließen ohne Last aufgrund des elektromagnetischen Übergangsvorgangs hohe Überspannungen in den Transformatorwicklungen erzeugt. Da im Transformatorkern Restmagnetismus vorhanden ist, wird, wenn die Phase der Versorgungsspannung und der Restmagnetspannung zum Zeitpunkt des Schließens angemessen sind, ein Überspannungswert überlagert, der weit über der Nennspannung liegt. Darüber hinaus kann auch der Betrieb von Leerlaufschaltleitungen Schaltüberspannungen auslösen. Beim Öffnen von Leerlaufleitungen kommt es zu Energieumwandlung und Schwingungen zwischen der Induktivität und der Kapazität in den Leitungen, wodurch hochfrequente Übergangsüberspannungen erzeugt werden. Diese Überspannungen breiten sich entlang der Leitungen aus und wirken auf den Transformator, was zu Teilentladungen in der Isolierung der Transformatorwicklung führen kann. Eine langfristige Ansammlung verschlechtert die Isolationsleistung und gefährdet den sicheren und stabilen Betrieb des Transformators.

● Gefahren durch atmosphärische Überspannungen

Atmosphärische Überspannungen werden meist durch Blitzeinschläge verursacht und können in direkte Blitzeinschläge und Blitzeinschläge mit Abschirmungsfehlern unterteilt werden. Bei einem direkten Blitzeinschlag schlägt der Blitz direkt in den Transformator oder in nahe gelegene Stromanlagen ein, setzt sofort enorme Energie frei und erzeugt extrem hohe Überspannungen. Die Amplitude solcher Überspannungen kann Millionen von Volt oder sogar mehr erreichen, was die Isolierung des Transformators direkt zerstört und schwere Fehler wie Kurzschlüsse in den Transformatorwicklungen verursacht. Blitzeinschläge mit Abschirmungsfehlern treten auf, wenn der Blitz das Blitzschutzkabel umgeht und den Leiter trifft und dann Überspannungen in das Stromsystem einführt, in dem sich der Transformator befindet. Obwohl die Wahrscheinlichkeit von Blitzeinschlägen mit Abschirmungsfehlern relativ gering ist, verursachen sie, wenn sie auftreten, auch schwere Schäden am Transformator, da die erzeugten Überspannungen die Isolationsfestigkeit des Transformators bei weitem überschreiten und zum Zusammenbruch der Isolationsschicht des Transformators und zu Stromunfällen führen können.

● Risiken von resonanten Überspannungen

Resonanzüberspannungen entstehen, wenn die induktiven und kapazitiven Elemente im Stromnetz unter bestimmten Bedingungen in Resonanz geraten. Wenn die Systemparameter übereinstimmen, z. B. wenn die Induktivität des Transformators und die Kapazität der Leitung einen Resonanzkreis bilden, und unter Einwirkung externer Einflüsse (wie z. B. Betrieb, Fehler usw.) kann Resonanz ausgelöst werden. Während der Resonanz steigt die Spannung stark an und kann ein Mehrfaches der Nennspannung erreichen. Diese Resonanzüberspannungen führen dazu, dass der Transformator übermäßiger Spannungsbelastung ausgesetzt wird, was die Alterung der Isolierung beschleunigt. Da die Resonanz eine Zeit lang anhalten kann, wird die langfristige Einwirkung von Überspannungen allmählich die innere Isolierung des Transformators beschädigen und schließlich zu einem Isolationsdurchschlag führen, was die Zuverlässigkeit und Lebensdauer des Transformators ernsthaft beeinträchtigt.

Zusammenfassend

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Transformatoren im Betrieb unter verschiedenen Überspannungssituationen leiden können, beispielsweise Schaltüberspannungen, atmosphärische Überspannungen und Resonanzüberspannungen. Das Betriebs- und Wartungspersonal im Stromnetz muss die Entstehungsmechanismen und Gefahren dieser Überspannungen vollständig verstehen und wirksame Schutzmaßnahmen ergreifen, beispielsweise Blitzableiter installieren, Betriebsprozesse optimieren und Systemparameter anpassen, um Transformatoren vor Überspannungsschäden zu schützen und den sicheren und stabilen Betrieb des Stromnetzes zu gewährleisten.

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