Was ist ein Öltransformator: Gerät, Funktionsweise und Vorteile

Was ist ein Öltransformator?

Öltransformatoren sind wichtige Geräte in der Energieinfrastruktur, die für die Stromumwandlung und -verteilung eingesetzt werden. Ihre Hauptaufgabe besteht darin, die Spannung im Netz gleichmäßig zu verringern oder zu erhöhen und so eine stabile Energieversorgung der Verbraucher zu gewährleisten. Ihre Rolle ist besonders wichtig in Fernübertragungsnetzen, wo Transformatoren die Verluste minimieren und die erforderliche Ausgangsspannung bereitstellen.

Öltransformatoren sind unter verschiedenen klimatischen Bedingungen weit verbreitet, auch bei den für nördliche Regionen typischen extrem niedrigen Temperaturen. Dies wird durch die Verwendung von Transformatorenöl erreicht, das nicht nur als Isolierung dient, sondern auch die Wicklungen und den Magnetkern wirksam kühlt und so eine Überhitzung verhindert. Diese Geräte sind äußerst zuverlässig, widerstandsfähig gegen Temperaturschwankungen und überlastfähig, was sie in der Energiewirtschaft unverzichtbar macht.

Im Gegensatz zu Trockentransformatoren bieten ölgefüllte Geräte eine effizientere Kühlung und eine längere Lebensdauer, was sie zur bevorzugten Wahl für die meisten industriellen Anwendungen macht. Die Verwendung von Öltransformatoren trägt auch zu einer erhöhten Betriebssicherheit bei, was besonders für Anlagen wichtig ist, die eine hohe Zuverlässigkeit und einen langfristigen Betrieb erfordern.

Konstruktion eines Leistungsöltransformators

Der Aufbau von ölgefüllten Leistungstransformatoren hat viele Gemeinsamkeiten mit anderen Transformatorentypen, weist jedoch einige Besonderheiten auf, die mit der Verwendung von Öl als Kühl- und Isoliermittel zusammenhängen. Die wichtigsten Strukturelemente des Transformators sind der Magnetkern aus ferromagnetischem Material und die Wicklungen aus Kupfer oder Aluminium, die eine zylindrische Form haben.

Der Unterschied zwischen einem Öltransformator und einem Öltransformator ist das Vorhandensein eines mit Transformatorenöl gefüllten Gehäuses. Das Öl erfüllt zwei Hauptfunktionen: Es dient als Isolator, der Kurzschlüsse zwischen den Wicklungen verhindert, und es kühlt den Transformator wirksam, indem es die während des Betriebs entstehende Wärme aufnimmt. Um die durch Temperaturschwankungen verursachten Änderungen des Ölvolumens auszugleichen, ist der Transformator mit einem speziellen Ausdehnungsgefäß ausgestattet.

Zur Überwachung der Öltemperatur im Transformator sind Temperatursensoren am Tankdeckel und an den Wicklungsein- und -auslässen angebracht. Darüber hinaus wird ein spezieller Lufttrockner verwendet, um zu verhindern, dass Feuchtigkeit und Verunreinigungen in das Innere des Geräts gelangen, was die Haltbarkeit und Effizienz des Transformators deutlich erhöht.

Das Gehäuse des Transformators besteht aus hochfesten Materialien, was seine Widerstandsfähigkeit gegenüber äußeren Einflüssen erhöht. Der magnetische Leiter aus Elektrostahl verbessert die elektromagnetischen Eigenschaften des Transformators, was zu seinem effizienteren Betrieb beiträgt.

Wicklungen von TransformatorenDie aus Kupfer oder Aluminium gefertigten Spulen bestehen aus Leitern und verschiedenen isolierenden Komponenten, die die Spulen vor äußeren Einflüssen und mechanischen Beschädigungen schützen. Um den Tank zu schützen und die Sicherheit des Geräts zu gewährleisten, wird ein spezielles Gehäuse mit Notabschaltvorrichtungen verwendet. Der elektrische Stromkreis verbindet die Wicklungen mit dem Transformator durch die Abdeckung hindurch mit Hilfe von Durchführungen.

Zum Schutz vor unerwünschten Gasen und Öl verfügt das Transformatorgehäuse über ein Belüftungssystem mit einem Gasrelais, das Druckänderungen im Inneren der Einheit überwacht. Für die Entlüftung schädlicher Gase sind ebenfalls Rohrleitungen vorgesehen, die über einen Griff am Tankdeckel gesteuert werden. Der Transformatordeckel ist mit Klammern und Magnetverschlüssen ausgestattet, die Dichtheit und Sicherheit des Gerätebetriebs gewährleisten.

Bei der Konstruktion von Öltransformatoren geht es vor allem darum, eine hohe Betriebszuverlässigkeit und Sicherheit zu gewährleisten, was besonders in der Energiewirtschaft wichtig ist, wo alle Elemente über viele Jahre hinweg reibungslos funktionieren müssen.

Schematische Darstellung der Konstruktion eines ölgefüllten Leistungstransformators

Funktionsweise von Öltransformatoren: Prinzip und Merkmale

Ein Öltransformator ist ein hermetisch abgeschlossenes Gerät, das aus mehreren Wicklungen besteht, die sich in einem mit Transformatorenöl gefüllten Tank befinden. Das Öl dient nicht nur als Isolator, sondern hat auch eine Kühlfunktion. Bevor es in den Transformator gefüllt wird, wird das Öl entgast, um das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit zu verhindern, die die Leistung beeinträchtigen könnten.

Das grundlegende Funktionsprinzip eines Öltransformators beruht auf dem Phänomen der elektromagnetischen Induktion. Wenn ein Wechselstrom an die Primärwicklung angelegt wird, wird ein wechselndes Magnetfeld induziert, das durch den Magnetkern übertragen wird. Dieses Magnetfeld induziert einen Strom in der Sekundärwicklung, wodurch eine Potenzialdifferenz, die so genannte Sekundärspannung, entsteht. Aufgrund des elektrischen Feldes, das durch den sich ändernden magnetischen Fluss entsteht, wird Energie von einer Wicklung zur nächsten übertragen.

Eines der wichtigsten Merkmale eines Öltransformators ist die Verwendung von Transformatorenöl, das mehrere wichtige Funktionen erfüllt:

  1. Kühlung der Wicklung - Das Öl absorbiert die beim Betrieb des Geräts entstehende Wärme und verhindert so eine Überhitzung.
  2. Isolierung - Das Öl dient als Isolator zwischen den Wicklungen und den Metallteilen des Transformators und gewährleistet die elektrische Sicherheit.
  3. Diagnostische Funktion - Veränderungen im Zustand des Öls können als Indikator für den Zustand des Transformators dienen. So kann beispielsweise das Vorhandensein von Verunreinigungen oder Wasser im Öl auf mögliche Probleme mit dem Gerät hinweisen.

Das Öl spielt auch eine wichtige Rolle bei der Aufrechterhaltung des stabilen Betriebs des Transformators und gewährleistet seine Langlebigkeit und Zuverlässigkeit. Um eine effiziente Wärmeübertragung zwischen dem Öl und der äußeren Umgebung zu gewährleisten, werden zusätzliche Elemente wie Metallplatten in die Transformatorenkonstruktion aufgenommen, um die Kontaktfläche zu vergrößern und den Kühlprozess zu beschleunigen.

Im Inneren des Tanks durchläuft das Öl mehrere Kreisläufe, was seine Zirkulation und gleichmäßige Temperaturverteilung erleichtert. Zur Überwachung der Öltemperatur sind Temperatursensoren am Transformator installiert. Überschreitet die Temperatur die zulässigen Grenzwerte, kann das System automatisch die Kühlprozesse regeln oder das Gerät abschalten, um Schäden zu vermeiden.

Es ist wichtig zu wissen, dass Transformatorenöl eine brennbare Flüssigkeit ist und dass mit der Verwendung von Öltransformatoren bestimmte Risiken verbunden sind. Daher sollten solche Geräte fern von Zündquellen installiert und regelmäßig auf Lecks oder Verunreinigungen überprüft werden, um mögliche Unfälle zu vermeiden.

Der Öltransformator ist ein wichtiges Element der Stromverteilung, und sein ordnungsgemäßer Betrieb und seine Wartung sind entscheidend für den reibungslosen Betrieb des Stromnetzes und die Sicherheit im Allgemeinen.

Arten von Öltransformatoren

Öltransformatoren werden in zwei Typen unterteilt: TM (undicht) und TMG (hermetisch verschlossen), die sich in Bauart und Leistungsmerkmalen unterscheiden. Die Spannung dieser Transformatoren variiert je nach Modell und Verwendungszweck von 6(10) kV bis 35 kV.

  1. TM - nicht-hermetische Transformatoren. Das Öl in diesen Einheiten steht über ein Ausdehnungsgefäß mit der Außenumgebung in Kontakt, was zusätzliche Lufttrocknungsanlagen erfordert. Diese Transformatoren reagieren empfindlich auf Temperaturschwankungen, und das Öl in ihnen muss regelmäßig gewechselt und entsorgt werden. Die Spannung dieser Transformatoren beträgt in der Regel 6 (10) kV bis 35 kV, was für die Verteilung und Umwandlung von Mittel- und Schwachstrom geeignet ist.

  2. TMG - hermetisch abgedichtete Transformatoren. Das Öl in diesen Geräten kommt aufgrund des hermetisch verschlossenen Gehäuses nicht mit der Außenwelt in Berührung, wodurch der Wartungsbedarf minimiert wird. Diese Transformatoren sind mit Überdruckventilen ausgestattet und eignen sich für den Langzeitbetrieb ohne Ölwechsel. Sie arbeiten auch bei 6 (10) kV bis zu 35 kV und bieten hohe Zuverlässigkeit und Effizienz.

Öltransformatoren können sein dreiphasig oder einphasigmit einer Leistung von 10 bis 1000 MVA. Sie können verwendet werden für hebtund für Herabstufungen Spannungen und bietet somit Vielseitigkeit für unterschiedliche Energiebedürfnisse.

Die Wahl des Transformatorentyps hängt von den Betriebsbedingungen, der erforderlichen Leistung und der Spannungshöhe ab. Hermetisch abgedichtete Modelle sind wartungsärmer und haben eine längere Lebensdauer, während nicht hermetisch abgedichtete Modelle eine genauere Überwachung des Ölzustands erfordern.

Vorteile von Öltransformatoren

Öltransformatoren haben viele Vorteile gegenüber Trockentransformatoren, was sie zu einer der beliebtesten Ausrüstungen in Energiesystemen in Russland und weltweit macht. Einer der Hauptvorteile von Öltransformatoren ist ihre Fähigkeit, die Wicklungen wirksam vor äußeren negativen Einflüssen zu schützen und in einem Temperaturbereich von -60°C bis +40°C zu arbeiten. Dieses Gerät zeichnet sich durch eine geringe Blindleistung und hohe Zuverlässigkeit aus, was den Überwachungs- und Wartungsbedarf erheblich reduziert.

Öl spielt im Transformator eine wichtige Rolle, denn es dient sowohl der Kühlung als auch der Isolierung. Es verhindert, dass die Wicklungen mit der Außenumgebung in Berührung kommen, und schützt sie vor Feuchtigkeit, Oxidation und Verschmutzung, was die Lebensdauer des Transformators erheblich verlängert. Öltransformatoren sind außerdem kostengünstiger als ihre Pendants in Trockenbauweise, was sie für eine Vielzahl von Anwendungen, auch in energieintensiven Branchen, erschwinglicher macht. Öltransformatoren sind besonders effektiv bei Hochspannungsanwendungen wie 110 kV und 220 kV.

Wie man einen Öltransformator kauft

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