Was ist die Online-Überwachung der Gleichstromvorspannung von Transformatoren? Prinzip, Gefahren und Überwachungsmethoden

• Das Phänomen der Gleichstrom-Magnetisierung: Wenn Gleichstrom über den Sternpunkt des Transformators in die Wicklung fließt, ist der Magnetfluss im Eisenkern in der positiven und negativen Halbwelle asymmetrisch, was dazu führt, dass der Eisenkern innerhalb einer Halbwelle gesättigt wird. Zu den Ursachen für eine Gleichstrom-Magnetisierung zählen unter anderem der Erdgleichstrom beim Betrieb eines einpoligen Erdungssystems in Gleichstromübertragungsnetzen sowie geomagnetische Induktionsströme.
• Gefahr: Eine Halbwellensättigung des Eisenkerns führt zu einem starken Anstieg des Erregerstroms, einer Zunahme der Oberschwingungen, verstärkten Schwingungen des Eisenkerns, erhöhten Geräuschentwicklungen und lokaler Überhitzung. In schweren Fällen beeinträchtigt dies den normalen Betrieb und die Lebensdauer des Transformators.
• Methodik der Überwachung: Durch die Überwachung des Gleichstroms am Sternpunkt des Transformators, das Auftreten von geradzahligen Oberschwingungen im Schwingungsspektrum sowie Veränderungen des Geräuschpegels lässt sich feststellen, ob eine Gleichstrom-Magnetisierung vorliegt und wie stark diese ist.

1. Technischer Ansatz für die Überwachung

2. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

2.1 Frage: Wie groß ist die Gefahr einer Gleichstrom-Magnetisierung?

Antwort: Eine starke Gleichstromvorspannung kann dazu führen, dass sich der Eisenkern dauerhaft in einem Halbwellen-Sättigungszustand befindet, was einen um ein Vielfaches erhöhten Erregerstrom, lokale Überhitzung des Eisenkerns und starke Vibrationen zur Folge hat. Ein langfristiger Betrieb beschleunigt die Alterung des Eisenkerns und der Wicklungsisolierung.

2.2 Frage: Wie ist vorzugehen, wenn eine Gleichstrom-Magnetisierung auftritt?

Antwort: Überprüfen Sie zunächst die Gleichstromquelle – ob dies mit der Betriebsweise des Gleichstromübertragungssystems zusammenhängt. Wenn sich die Quelle als kontrollierbar erweist, stimmen Sie mit der Netzleitung eine Anpassung der Betriebsweise ab. Ist die Quelle nicht kontrollierbar, erwägen Sie den Einbau einer Vorrichtung zur Unterdrückung der Gleichstrommagnetisierung am Sternpunkt.

2.3 Frage: Gibt es einen Zusammenhang zwischen der Gleichstrom-Magnetisierung und dem Anstieg des Erdungsstroms im Eisenkern?

Antwort: Es handelt sich um zwei unterschiedliche physikalische Phänomene, bei denen unterschiedliche Parameter überwacht werden. Bei der Überwachung der Gleichstrom-Magnetisierung wird der Gleichstrom am Sternpunkt gemessen, bei der Überwachung des Eisenkerns der Erdungsstrom. Eine starke Gleichstrom-Magnetisierung kann jedoch zu einer Überhitzung des Eisenkerns führen und langfristig die Beschädigung der Isolierung des Eisenkerns beschleunigen.

2.4 Frage: Müssen alle Transformatoren mit einer Gleichstrom-Magnetisierungsüberwachung ausgestattet werden?

Antwort: Nein. Dies ist vor allem bei Transformatoren erforderlich, die sich in der Nähe von Erdungselektroden für Gleichstromübertragungsleitungen oder in Gebieten mit hoher geomagnetischer Induktion befinden. Vor der Auswahl sollte das Risiko einer Gleichstrom-Magnetisierung in diesem Gebiet bewertet werden.

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