33kV Ölgefüllte Erdungstransformator

Die Benennungsregel des IEC-Kühlcodes verwendet den ersten Buchstaben zur Identifizierung des internen Kühlmediums. ONAN und ONAF beginnen mit „O“, was bedeutet, dass Mineralöl das primäre interne Kühlmittel ist, und sind die Standardoptionen für ölgefüllte Einheiten.

AN steht für natürliche Luftkühlung und AF für erzwungene Luftkühlung, und diese beiden Codes wurden ursprünglich für Trockentransformatoren ohne flüssige Isolierung definiert.

Für ölgefüllte Erdungstransformatoren sind AN und AF nicht die primären Auslegungscodes; sie werden nur als alternative Referenzen für spezielle kompakte schrankintegrierte Bauformen aufgeführt, bei denen die Luftkonvektion die Wärmeabfuhr dominiert.

Bei der Auftragserteilung sollte ONAN oder ONAF als formale Kühlklassifizierung ausgewählt werden, um Verwirrung in Ausschreibungsunterlagen und Netzgenehmigungsunterlagen zu vermeiden.

Der Erdungstransformator folgt der Auslegungsphilosophie für Kurzzeitfehlerbeanspruchung, was sich grundlegend von herkömmlichen, für Dauerlast ausgelegten Leistungstransformatoren unterscheidet. Seine zentrale Konstruktionsgrundlage ist der Kurzzeit-Erdschlussstrom am Sternpunkt zusammen mit der Fehlerclearingzeit und nicht die kontinuierliche Leistungsübertragungskapazität.

Wenn Anwender die Leistung gemäß der Dauer-kVA regulärer Leistungstransformatoren spezifizieren, führt dies entweder zu einer überdimensionierten Ausführung mit unnötig hohen Anschaffungskosten und größerem Platzbedarf oder zu einer fehlerhaften thermischen Auslegung, die der erforderlichen I²t-Fehlerenergie bei einem realen einphasigen Erdschluss nicht standhalten kann.

Eine fachgerechte Spezifikation sollte vom kapazitiven Erdschlussstrom des Systems ausgehen und daraus die erforderliche Kurzzeitbemessung ableiten, anstatt die Auswahllogik für Leistungstransformatoren zu kopieren.

Im Allgemeinen wird der Parallelbetrieb mehrerer Zickzack-Erdungstransformatoren an einer Mittelspannungssammelschiene nicht empfohlen, es sei denn, er wurde speziell ausgelegt. Jede Einheit weist ihre eigenen Fertigungstoleranzen für die Nullsequenzimpedanz auf. Im Parallelbetrieb treten zwischen den Transformatoren unsymmetrische Nullsequenz-Kreisströme auf, selbst ohne einen tatsächlichen Erdschluss.

Diese Kreisströme verursachen zusätzliche Erwärmungsverluste und können zu Fehlauslösungen der Nullsequenz-Schutzrelais führen. Wenn die Projektbedingungen einen Parallelbetrieb wirklich erfordern, müssen die Toleranzen der Nullsequenzimpedanz, die Wicklungspolarität und die Phasenwinkelcharakteristiken jeder Einheit strikt aufeinander abgestimmt werden, und in der Planungsphase müssen detaillierte Berechnungen zur Höhe der Kreisströme durchgeführt werden.

Die meisten Standardprojekte sehen als bevorzugte Lösung einen einzigen Erdungstransformator für jeden isolierten Sammelschienenabschnitt vor.

Obwohl die optionale Hilfswicklung unter normalen Betriebsbedingungen Eigenbedarfsleistung erbringen kann, hat sie eine niedrigere Priorität als die Hauptfunktion des Neutralpunkt-Erdungsschutzes.

Bei einem einpoligen Erdschluss fließen große Nullsequenzströme durch die primären Zickzackwicklungen, was auf der Sekundärseite zu erheblichen Überspannungen und Überströmen führt. Unter Fehlerbedingungen ist es nicht zulässig, kritische Eigenbedarfslasten über diese Hilfswicklung kontinuierlich weiter zu betreiben.

Bei der Projektierung sollte vermieden werden, sich für die essentielle unterbrechungsfreie Hilfsstromversorgung ausschließlich auf die Sekundärwicklung des Erdungstransformators zu verlassen. Für wichtige Lasten, die bei Erdschlussereignissen nicht von der Versorgung getrennt werden dürfen, sind ein unabhängiger Eigenbedarfstransformator oder eine USV-Stromquelle vorzusehen.

Seine Verlustcharakteristika sind eng mit den Betriebscharakteristika verbunden: ① Der Leerlaufverlust bezieht sich auf die Eisenverluste (Kernverluste durch Hysterese und Wirbelstrom) während des normalen Betriebs. Aufgrund des langfristigen Leerlauf- oder Leichtlastzustands ist es der Hauptbetriebsverlust; ② Der Lastverlust bezieht sich auf die Kupferverluste (Wicklungswiderstandsverluste) während Störungen, die nur während kurzer Störungen entstehen und einen sehr geringen Anteil haben. Der Einfluss auf die Betriebskosten muss nach Szenarien differenziert werden: Für Niederspannungs- und Mittelspannungsnetze (Erdungstransformatoren arbeiten über lange Zeiträume), ist der Einfluss von Leerlaufverlusten offensichtlich, und bei der Auswahl sollten Modelle mit geringem Leerlaufverlust (wie z.B. Energieeffizienzklasse 1 nach nationaler Norm) bevorzugt werden; für Hochspannungs- und Uberspannungssysteme (Erdungstransformatoren arbeiten nur kurzzeitig während Störungen), ist der Anteil der Leerlaufverluste gering, und die Fehlertoleranz kann priorisiert werden. Insgesamt ist der jährliche Verlust viel geringer als bei herkömmlichen Starkstromtransformatoren, und die Betriebskosten sind relativ niedrig.