Transformatorenprüfung

Wicklungsohmmeter für Transformatoren

Übersetzungsmessgeräte für Transformatoren (TTR)

OT-90: Prüfgerät für Öl-Durchschlagspannung bis 90 kV

TAND220A: Verlustfaktor-Messgerät für Isolieröl

B100: elektronischer Temperaturmonitor (ETM)

C50: Überwachungssystem für Transformator-Durchführungen

Dielectrotest: Durchschlagfestigkeitsprüfgerät für Isolieröl

Isolieröl-Prüfgerät für tan δ und Resistivität HZJD-2Z

Transformer Monitor E3: Zustandsüberwachung im Betrieb

Go/no-go-Prüfgerät für Verteiltransformatoren ADOC-3

AE865C: Mini-Entgaser für Isolieröl

AEHV: Vakuum-Ölreinigungsanlage für Transformatoren

Geräte für die Transformatorenprüfung

Prüfarten

Gleichstromprüfungen

• Messung des Wicklungswiderstands
• Analyse von Laststufenschaltern (OLTC)
• Schwingungsprüfung am OLTC
• Erwärmungsprüfung
• Entmagnetisierungsvorgang

Wechselstromprüfungen

• Messung des Übersetzungsverhältnisses von Leistungstransformatoren
• Überprüfung des Übersetzungsverhältnisses von Messwandlern
• Messung des Erregerstroms
• Messung des Phasenwinkels
• Automatische Erkennung der Schaltgruppe
• Prüfung des magnetischen Gleichgewichts
• Analyse der Frequenzantwort (Sweep Frequency Response Analysis)

Messung des Wicklungswiderstands

Warum ist sie wichtig?

• Schäden an Wicklungen und Verbindungen
• Fehlfunktion des OLTC-Kontakts
• Von Normen und Richtlinien gefordert

Wie sie durchgeführt wird

• Gleichstrom einspeisen, Spannungsabfall messen, Widerstand berechnen R = U / I
• Für alle Phasen und jede Stufenstellung durchzuführen
• Mit der Referenzmessung vergleichen, auf allen Phasen

Kelvin-Verfahren (4-Leiter)

Wie wird sie durchgeführt?

• Gleichstromeinspeisung, Messung des Spannungsabfalls R = U / I
• Zeit, die zum Laden der Wicklungen und zum Stabilisieren des Stroms benötigt wird
• Ein größerer Transformator erfordert höhere Ströme und mehr Zeit bis zur Sättigung

Ladevorgang

• Der durch die Spulen fließende Strom erzeugt ein Magnetfeld, das eine Gegenspannung (EMK) hervorruft und den Ladevorgang verlangsamt
• Zu Beginn entspricht die EMK der angelegten Spannung und nimmt ab, während der Strom (Vs/R) ansteigt

Laden

Ladezeit

• Erforderliche Voltsekunden
• Eine 100-kV-Wicklung bei 50 Hz benötigt 450 Vs
• Eine 100-kV-Wicklung bei 60 Hz benötigt 375 Vs
• Die 50-Hz-Wicklung benötigt somit 75 s bei 6 V
• Oder ≈8 s bei 60 V
• Bis zu einer Minute bei großen Transformatoren

Stabilisierungsvorgang

• Kernsättigung
• Hängt von der Zeitkonstante L/R ab
• Beseitigt den Einfluss der Induktivität

Wie der Kern gesättigt wird

• Ein niedriger Strom sättigt den Kern möglicherweise nicht in angemessener Zeit
• Die Stabilisierungszeit hängt von der Zeitkonstante L / R ab
• Ein hoher Strom bewirkt eine bessere Sättigung, verringert den Einfluss von L und verkürzt damit letztlich die Prüfdauer
• Höhere magnetische Durchflutung (MMK) = N x I – schnellere Stabilisierung
• Ein zu hoher Strom kann die Wicklung erwärmen (IEC Iprüf < 10 % In, IEEE Iprüf < 15 % In)

• Höherer Strom => bessere Sättigung => geringerer Einfluss von L => kürzere Zeit

Zu hohe Ströme erwärmen die Wicklung (< 10 % von In)

50 A – Erwärmung des Kupfers durch den Prüfstrom

Messung des Prüfstroms

Prüfstrom

Die Messung auf der NS-Seite kann zeitaufwendig sein

• Die NS-Seite kann einen sehr niedrigen Widerstand haben
• Daraus folgt eine große Zeitkonstante L / R
• Insbesondere bei in Dreieck geschalteten NS-Wicklungen fließt der Strom über alle drei Phasen
• Bei großen Einheiten kann die Stabilisierung 15 bis 60 Minuten pro Phase dauern
• Manchmal reichen selbst 100 A nicht aus, um die Zeit deutlich zu verkürzen

Nutzen Sie die Hochspannungswicklung als zusätzliche Hilfe für eine schnellere Sättigung

Messung der NS-Wicklung mit Unterstützung der HS-Wicklung

• Die Hochspannungsseite hat eine deutlich höhere Windungszahl
• Mehr Amperewindungen bei geringerem Strom
• Erhöhung der MMK = (N1 + N2) ∙ I
• Schnellere Sättigung

Prüfstrom

Wie wird der Prüfstrom bestimmt?

• Mindestens 12 x Iex, um den Kern in angemessener Zeit zu sättigen
• Iex liegt üblicherweise bei 2–5 % von In (Nennstrom)
• Iprüf = 3 % – 6 % von In bei den meisten Leistungstransformatoren
• Marktangebot von 1 A bis 100 A

Entladung

Sicherheit

• In den Wicklungen gespeicherte induktive Energie
• Unbeabsichtigte Stromkreisunterbrechung

IEEE-Leitfaden für diagnostische Feldprüfungen an Leistungstransformatoren, Reglern und flüssigkeitsgefüllten Drosseln, IEEE std C57.152™

• Beim Vergleich zwischen den Phasen sollte die Abweichung des Widerstandswerts unter 2 % liegen
• CIGRE Working Group A2.34 – Leitfaden für die Instandhaltung von Transformatoren
• Beim Vergleich zwischen den Phasen sollte die Abweichung des Widerstandswerts unter 2–3 % liegen
• Beim Vergleich mit den Ergebnissen der Werksabnahmeprüfung sollte die Abweichung des Widerstandswerts unter 2–3 % liegen

Was ist ein gutes Ergebnis?

Hinweise der Transformatorhersteller

Abweichung zwischen den Phasen auf der HS-Seite: unter 0,3–0,5 %

Abweichung zwischen den Phasen auf der NS-Seite: unter 3–5 %, mit größerer Fehlertoleranz aufgrund weiterer Schaltungselemente und kleinerer Widerstandswerte

Die endgültige Entscheidung liegt bei der fachlichen Kompetenz der Prüfverantwortlichen und ihrer Bewertung der Bedingungen

Entmagnetisierung des Transformators

Warum ist sie wichtig?

Der Restmagnetismus kann verschiedene Probleme verursachen:

• Einschaltstrom mit hoher Amplitude beim Zuschalten des Leistungstransformators
• Fehlfunktion der Schutzrelais
• Fehlerhafte Ergebnisse bei elektrischen Messungen am Transformator (FRA-Prüfung, Messung des Erregerstroms, Prüfung des magnetischen Gleichgewichts, fehlerhafte Erkennung der Schaltgruppe)

Ursachen der Magnetisierung des Transformators:

• Außerbetriebnahme eines Transformators
• Folge hoher Fehlerströme
• Prüfungen mit Gleichstrom
• Nach längerer Außerbetriebszeit

Vergleich des maximalen Einschaltstroms mit und ohne Restfluss

• Der Anwender wählt den Anfangsstrom
• In jedem weiteren Schritt sinkt der Strom um 40 % des vorherigen Werts
• Die Entmagnetisierung endet, wenn ein Strom von 5 mA erreicht ist

Wie?

1. Die Entmagnetisierung sollte vor Wechselstromprüfungen erfolgen, insbesondere vor FRA und Erregerstrommessung, vor AVGD usw.
2. Handelt es sich beim Prüfobjekt um einen dreiphasigen (Auto-)Transformator, ist die Entmagnetisierung an allen 3 Phasen durchzuführen
3. Der Anfangsstrom der Entmagnetisierung sollte so hoch wie möglich sein. Folgt die Entmagnetisierung auf eine Gleichstromprüfung am Transformator, etwa die Messung des Wicklungswiderstands, sollte der Anfangsstrom denselben Wert haben wie der für die Gleichstromprüfung verwendete Strom
4. Die Entmagnetisierung sollte von jener Seite des Transformators aus erfolgen, deren Sternpunkt zugänglich ist. Sind auf der Hochspannungs- (HS) und der Niederspannungsseite (NS) beide Sternpunkte zugänglich oder beide nicht, ist von der HS-Seite aus zu entmagnetisieren

Wann sollte entmagnetisiert werden?

• Vor Wechselstromprüfungen – um fehlerhafte Ergebnisse durch Restmagnetismus zu vermeiden
• Vor der Wiederinbetriebnahme eines Transformators – um hohe Einschaltströme und Fehlfunktionen der Schutzrelais zu vermeiden

Geräte für Wechselstromprüfungen

• Messung des Übersetzungsverhältnisses
• Messung des Erregerstroms
• Messung des Phasenwinkels
• Erkennung der Schaltgruppe
• Prüfung des magnetischen Gleichgewichts
• SFRA

Messung des Übersetzungsverhältnisses

• Die wichtigste Prüfung
• Erkennung von Fehlern in Wicklung und Kern
• Mögliche Anschlussfehler
• Kurzschlüsse
• Normierte Messung
• Das Akzeptanzkriterium für die Abweichung des Übersetzungsverhältnisses liegt bei ±0,5 %
• Wichtig bei der Werksabnahmeprüfung zur Überprüfung des Leistungsschilds

• Das Verhältnis wird gemessen, indem eine Spannung auf der Hochspannungsseite angelegt und auf der Niederspannungsseite gemessen wird
• Phase gegen Phase mit einphasiger Spannung
• Alle Phasen gleichzeitig mit echter Drehspannung
• Jede Art von Transformator kann geprüft werden, auch Sondertransformatoren wie Phasenschiebertransformatoren und Transformatoren mit nicht genormter Schaltgruppe
• Höhere Spannung: höhere Genauigkeit

Messung des Erregerstroms

Warum ist sie wichtig?

• Erkennung von Kurzschlüssen
• Kurzschlüsse zwischen den Kernblechen
• Delaminationen des Kerns
• Überprüfung des Entmagnetisierungsvorgangs

Wie wird sie durchgeführt?

• Der Erregerstrom ist der Leerlaufstrom der Primärseite des Transformators, also der Magnetisierungsstrom (bei offener Sekundärseite), geprüft bei reduzierter Spannung
• Die Ergebnisse werden mit den bei denselben Prüfspannungswerten erzielten Werten verglichen
• Die Ergebnisse müssen je nach Bauart des Transformators einem bestimmten Muster folgen

Erkennung der Schaltgruppe

Warum ist sie wichtig

• Überprüfung der Schaltgruppe des Transformators
• Während und nach der Fertigung
• Während und nach der Reparatur
• Suche nach fehlerhaften Anschlüssen

Wie wird sie durchgeführt?

• Einsatz eines eigenen Algorithmus und einer im TRT hinterlegten Softwarelösung
• Vollautomatisch

Messung des Phasenwinkels

Warum ist sie wichtig?

• Sie kann auf Probleme in den Wicklungen und/oder im magnetischen Kern hinweisen
• Messung der Phasenverschiebung von Transformatoren mit besonderen Schaltgruppen (Phasenschieber-, Gleichrichter-, Lichtbogenofen- und Bahntransformatoren)
• Überprüfung der Polarität von Messwandlern

Wie sie durchgeführt wird

• Vergleich der auf der HS-Seite angelegten Wechselspannung(en) mit der bzw. den auf der NS-Seite induzierten Wechselspannung(en)

SFRA-Messung

• SFRA-Messung
• Analysator der Frequenzantwort
• Fingerprint-Verfahren
• Dient der Bewertung der mechanischen Unversehrtheit eines Transformators
• Erkennt:
• Verformung oder Verlagerung des Kerns
• Fehlerhafte Erdung
• Kurzgeschlossene Bleche
• Wicklungsverformung (axial und radial)
• Kurzgeschlossene Spulen oder offene Wicklungen
• Verlagerung oder Verformung der Wicklung