{"id":8242,"date":"2021-04-30T18:32:46","date_gmt":"2021-04-30T18:32:46","guid":{"rendered":"https:\/\/polywaterv2.wpengine.com\/so-beeinflussen-die-temperatur-und-wasser-die-alterung-von-transformatoren\/"},"modified":"2025-06-24T07:38:19","modified_gmt":"2025-06-24T12:38:19","slug":"so-beeinflussen-die-temperatur-und-wasser-die-alterung-von-transformatoren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.polywater.com\/de\/knowledge-hub\/so-beeinflussen-die-temperatur-und-wasser-die-alterung-von-transformatoren\/","title":{"rendered":"So beeinflussen die Temperatur und Wasser die Alterung von Transformatoren"},"content":{"rendered":"
<\/div>\n

1. Introduction<\/h2>\n

Eine Reihe verschiedener Faktoren beeinflusst die Alterung von Transformatoren mit \u00d6l\/Zellulosesystemen und beschleunigt den Alterungsprozess. In diesem Artikel werden wir folgendes besprechen:<\/p>\n

1.\u00a0 Die spezifischen Einfl\u00fcsse von Temperatur und Wasser auf die Alterung von Transformatoren.
\n2.\u00a0 wie Feuchtigkeit und Wasser in Transformatoren gelangen und
\n3.\u00a0 wie die Temperatur und Wasser die Alterung von Transformatoren beschleunigen.<\/p>\n

\"\"
\nIn diesem Artikel wird die Durchf\u00fchrung folgender Ma\u00dfnahmen beschrieben:<\/p>\n

\u2022 Verringerung des Einflusses dieser Beschleunigungsfaktoren,
\n\u2022 Trocknen von Transformatoren, in die Wasser eingedrungen ist,
\n\u2022 Minimierung des Einflusses der Temperatur,
\n\u2022 Vermeidung der beschleunigten Alterung.<\/p>\n

Dazu werden wir die Faktoren behandeln, die am Anfang der Planungs- und Designphase des Transformators zu beachten sind, um die langfristige Betriebssicherheit der Anlage zu gew\u00e4hrleisten. Wir werden S\u00e4ure und Sauerstoff und ihre Rolle als Beschleunigungsfaktoren in einem separaten Artikel behandeln.
\n\"\"<\/p>\n

2. Der Einfluss der Temperatur<\/h2>\n

Hohe Temperaturen haben erhebliche Auswirkungen auf den Alterungsprozess von Transformatoren.<\/p>\n

2.1 Die Montsinger-Regel<\/h3>\n

In den 1930er Jahren trug Montsinger wesentlich dazu bei, das Ausma\u00df der durch die Temperatur bedingte beschleunigte Alterung von Transformatoren zu quantifizieren. Er stellte fest, dass ein Temperaturanstieg von 8\u00a0\u00b0C die Nutzungsdauer eines Transformators auf die H\u00e4lfte reduziert.<\/p>\n

Montsinger zeigte auch auf, dass Temperaturen unter 50\u00a0\u00b0C nur einen geringf\u00fcgigen Einfluss auf die Alterung haben.\u00a0Diese Grunds\u00e4tze gelten auch heute noch \u2013 auch f\u00fcr die Materialien, die in den vergangenen 70\u00a0Jahren f\u00fcr den Einsatz in Transformatoren neu entwickelt wurden.<\/p>\n

Nach diesen Grunds\u00e4tzen l\u00e4sst sich allgemein sagen, dass bei einem Anstieg um 10\u00a0\u00b0C die Nutzungsdauer halbiert wird und dass die \u00dcberwachung der Temperatur von Transformatoren nur sinnvoll ist, wenn diese \u00fcber 50\u00a0\u00b0C betr\u00e4gt.\u00a0Unter dieser Temperatur verl\u00e4uft die Alterung so langsam, dass ein Ausfall w\u00e4hrend der gesch\u00e4tzten Nutzungsdauer des Transformators ausgeschlossen werden kann.<\/p>\n\n\n\n
Verwandte Inhalte: <\/strong>So beeinflussen Sauerstoff und S\u00e4uren die Alterung von Transformatoren<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

3. Der Einfluss der Bauform<\/h2>\n

Einen typischen oder identischen Verlauf bei der Alterung von Transformatoren gibt es nicht, weil es n\u00e4mlich keinen \u201eStandard\u201c-Transformator gibt.\u00a0Wie bereits gesagt, ist die Temperatur ein Beschleunigungsfaktor der Alterung. Genauer gesagt h\u00e4ngt die Alterung von der Temperatur im hei\u00dfesten Bereich des Transformators ab.\u00a0Die Ber\u00fccksichtigung der Durchschnittstemperatur bringt hier n\u00e4mlich nichts.\u00a0Alterung ist kein Durchschnittswert und sie h\u00e4ngt immer mit einer bestimmten Temperatur an einer bestimmten Stelle im Inneren des Transformators zusammen.
\nBei der Beurteilung eines Transformators muss man also mit der hei\u00dfesten Zone beginnen.\u00a0Wenn die Zellulose ihre mechanische Festigkeit aufgrund der thermischen Alterung an einer bestimmten Stelle im Transformator verloren hat, spielt es keine Rolle, ob der Polymerisationsgrad \u201eim Allgemeinen noch gut\u201c ist\u201c. In diesem Fall ist der Transformator ja auch nicht \u201eim Allgemeinen\u201c defekt.\u00a0Er f\u00e4llt ganz aus, au\u00dfer er hat das Ende seiner Lebensdauer bereits erreicht und muss zumindest repariert werden. Es ist deshalb sehr wichtig, in der Planungsphase des Transformators festzulegen, dass das Design des internen K\u00fchlsystems f\u00fcr die Bedingungen optimiert wird, in denen der Transformator betrieben wird.<\/p>\n

Fehler im internen K\u00fchlsystem k\u00f6nnen nicht nachtr\u00e4glich korrigiert werden. Wir werden dies in Abschnitt\u00a05.1 genauer besprechen.<\/p>\n

Der Einfluss von Wasser und Feuchtigkeit<\/h2>\n

4. Wasser als Resultat der Alterung<\/h2>\n

Es gibt viele Fachbeitr\u00e4ge zum Thema \u201eWasser als Resultat der Alterung\u201c. In manchen wird behauptet, dass das Alter eines Transformators anhand des Wassergehalts beurteilt werden kann. Die technische Grundlage dieser Behauptungen erscheint plausibel, da es sich um chemische Prozesse handelt. Jedes Mal, wenn langkettige Zellulosemolek\u00fcle durch thermisch bedingte chemische Prozesse aufgebrochen werden, wird Wasser freigesetzt.\u00a0Man k\u00f6nnte deshalb sagen, dass der Alterungsprozess eine Ursache f\u00fcr Wasser im Inneren des Transformator ist.\u00a0Weniger klar ist das Ausma\u00df, in dem dieses Ph\u00e4nomenen, das als Pyrolyse oder thermischer Abbau der Zellulose bezeichnet wird, eine wichtige Rolle bei der Ansammlung von Wasser in Transformatoren spielt.<\/p>\n

Aus meiner eigenen Erfahrung kann ich berichten, dass in allen \u00e4lteren Transformatoren mehr Wasser vorhanden ist, dies ist jedoch nicht in erster Linie auf die Pyrolyse zur\u00fcckzuf\u00fchren.\u00a0Externe Ursachen von Wasser\/Feuchtigkeit spielen eine gr\u00f6\u00dfere Rolle bei der beschleunigten Alterung von Transformatoren.<\/p>\n

4<\/span><\/b>.<\/span><\/b>1<\/span><\/b> Ursachen <\/span><\/b>von Wasser und <\/span><\/b>Feuchtigkeit<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Der Wassergehalt <\/span>ist bei unterschiedlichen Transformatoren mit \u00e4hnlichen Betriebsbedingungen, die etwa gleich alt sind, nicht so \u00e4hnlich, dass man daraus einen <\/span>allgemein g\u00fcltigen <\/span>Alterungsmechanismus ableiten k\u00f6nnte. Da der Wassergehalt in Transformatoren sehr unterschiedlich ausf\u00e4llt, m\u00fcssen wir zu dem Schluss kommen, dass die Unterschiede auf externe Ursachen zur\u00fcckzuf\u00fchren sind.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Am meisten Wasser ist in Transformatoren mit h\u00e4ufigen Lastwechseln vorhanden, bei denen eine thermische Belastung im Kesselbereich aufgetreten ist. Transformatoren mit kritischen Komponenten wie NS-Hochstromdurchf\u00fchrungen, <\/span>die <\/span>in Elektrolyseanlagen verwendet werden, sind leckageanf\u00e4llig und weisen immer einen gr\u00f6\u00dferen Wassergehalt auf. Das gilt auch f\u00fcr <\/span>M<\/span>aschinen<\/span>t<\/span>rans<\/span>f<\/span>ormatoren.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

In Netz- und \u00dcbertragungstransformatoren ist dagegen relativ wenig Wasser vorhanden. Bei diesen Transformatoren <\/span>handelt es sich sowohl<\/span> um hermetisch abgedichtete als auch um frei atmende Transformatoren, die nach vielen Jahren einen \u00e4hnlichen Wassergehalt aufweisen. Das deutet darauf hin, dass die Feuchtigkeit bzw. das Wasser von au\u00dfen in den Transformator eindringt.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

4.2<\/span><\/b> K\u00fchlwasser<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Eine weitere Wasserquelle sind Leckagen an Wasserk\u00fchlern, vor allem bei einer einwandigen Ausf\u00fchrung.\u00a0Es spielt dabei keine Rolle, dass der statische Druck auf der \u00d6lseite h\u00f6her sein muss als auf der Wasserseite.\u00a0Rohrb\u00f6gen sind besonders anf\u00e4llig f\u00fcr Haarrisse und einen hohen Partialdruck<\/span>,<\/span> wodurch Wasser ins Innere des Transformators gelangen kann.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n\n\n\n
Verwandte Inhalte: <\/strong>Mapping von Transformatorbest\u00e4nden<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

5. Vermeidung der beschleunigten Alterung<\/h2>\n

Um die vorzeitige Alterung von Transformatoren effektiv zu verringern, m\u00fcssen die Beschleunigungsfaktoren ermittelt und gehandhabt werden. Dies ist am Anfang der Auslegungsphase zu ber\u00fccksichtigen. Besonders wichtig ist, zum Einen auf dem richtigen Abdichtungssystem und zum Anderen auf geringen thermischen Lasten zu bestehen. Durch <\/span>ein geeignetes K\u00fchlsystem k\u00f6nnen die H\u00f6chsttemperaturen niedriger gehalten werden, wodurch die Nutzungsdauer des Transformators wesentlich verl\u00e4ngert wird.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/p>\n

5.1<\/span><\/b> Gew\u00e4hrleistung der korrekten thermischen Auslegung<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Der Hersteller muss bereits w\u00e4hrend der Auslegungsphase des Projekts nachweisen, dass sein Transformator ein geeignetes Temperaturprofil aufweist. Die zul\u00e4ssigen Temperaturen d\u00fcrfen keinesfalls \u00fcberschritten werden, auch nicht f\u00fcr kurze Zeit. Bereits in der technischen Planungsphase ist unbedingt darauf zu achten, dass ein K\u00fchlsystem ausgew\u00e4hlt wird, das f\u00fcr die Funktion des Transformators geeignet ist. So muss das interne K\u00fchlsystem bei Transformatoren, bei denen h\u00e4ufige Lastwechsel zu erwarten sind, so ausgelegt werden, dass Temperaturspitzen bei einer schnellen Erh\u00f6hung der Last vermieden werden, z.\u00a0B. durch eine \u00d6lk\u00fchlung mit gerichteter Konvektion (Oil Directed \u2013 OD). Bei Transformatoren, bei denen das \u00d6l gepumpt werden muss, z.\u00a0B. \u00d6l-\/Wasserk\u00fchlung durch erzwungene Konvektion (Oil Forced Water Forced \u2013 OFWF), oder bei separat aufgestellten \u00d6l-zu-Luft-Radiatoren muss die K\u00fchlung in den Wicklungen nach dem Prinzip ON (\u00d6l nat\u00fcrlich) ausgelegt sein, damit das \u00d6l so gleichm\u00e4\u00dfig wie m\u00f6glich im Inneren des Transformators verteilt wird.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Zur \u00dcberpr\u00fcfung der thermischen Auslegung eines Transformators nach der Fertigstellung wird die Glasfasertechnik verwendet, um ein umfassendes Profil der Temperaturen im Inneren des Transformators zu erstellen. Im Idealfall sollten sich pro Schenkel mindestens mehrere Sensoren in jeder Wicklung befinden. Die optimale Verteilung der Sensoren w\u00e4re oben, auf 2\/3 der oberen H\u00e4lfte, auf 2\/3 der unteren H\u00e4lfte und unten. Normalerweise sollten alle Wicklungen (HS, NS, Terti\u00e4r, Fein- und Grobstufen) des mittleren Schenkels eines Dreiphasen-Transformators damit ausgestattet sein.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

5.2<\/span><\/b> \u00dcberwachung des Gasungsverhaltens<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Beim Betrieb liefert das Gasungsverhalten des Transformators aussagekr\u00e4ftige Daten \u00fcber die <\/span>Wirksamkeit seiner<\/span> Bauform. In der technischen Spezifikation des Transformators muss vorgegeben sein, dass beim <\/span>Betrieb keine<\/span> thermisch induzierten Gase wie z.\u00a0B. C<\/span>2<\/span>H<\/span>4<\/span>, C<\/span>2<\/span>H<\/span>6<\/span>, C<\/span>3<\/span>H<\/span>4<\/span>, C<\/span>3<\/span>H<\/span>6<\/span>, C<\/span>3<\/span>H<\/span>8<\/span> vorhanden sein d\u00fcrfen. Sind diese vorhanden, deutet dies auf Temperaturen \u00fcber 150\u00a0\u00b0C hin. Der mit <\/span>einer<\/span> Gas-in-\u00d6l-Analyse (<\/span>DGA<\/span>)<\/span> ermittelte Wert dieser Gase muss \u201e0\u201c betragen. Wenn dies nicht der Fall ist, sind die thermischen Bedingungen im Transformator nicht akzeptabel. Mein Rat lautet, hier keine Grenzwerte anzuwenden.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

5.3 Reduzierung des Wassergehalts<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Wird bei einer Pr\u00fcfung, z.\u00a0B. der \u00d6lqualit\u00e4t, ein h\u00f6herer Wassergehalt festgestellt, muss der Wassergehalt reduziert werden. Dieser Wert <\/span>h\u00e4ngt<\/span> von der Temperatur bei der Probenahme ab und muss stets anhand des Nielsen-Diagramms \u00fcberpr\u00fcft werden.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

5<\/span><\/b>.3<\/span><\/b>.1 Messung des Wassergehalts<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Da im Transformator Wasser vorhanden ist, muss dessen Wert direkt oder indirekt vom Transformator erfasst werden. Der Wassergehalt einer \u00d6lprobe an sich sagt uns nichts.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Ein <\/span>n\u00fctzliches Verfahren<\/span> zur Messung des Wassergehalts <\/span>ist die <\/span>Beurteilung der Feuchtigkeit im \u00d6l <\/span>in Kombination mit einem <\/span>Nielsen<\/span>–Diagramm<\/span>.<\/span> Dazu m\u00fcssen die Temperaturen an der Ober- und Unterseite des Transformators \u00fcber einen l\u00e4ngeren Zeitraum \u00fcberwacht werden, damit die Transformatorlast ausgeglichen ist. Systeme mit kapazitiven Messsonden eignen sich besonders gut f\u00fcr diesen Zweck. Die Messwerte m\u00fcssen im ppm-Bereich aufgezeichnet werden.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Ein bew\u00e4hrtes System f\u00fcr die <\/span>direkte <\/span>dielektrische Messung des Wassergehalts ist das <\/span>Brand- und Gasdetektionssystem <\/span>(<\/span>FDS<\/span>)<\/span>. Die durch diese Messung ermittelten Daten k\u00f6nnen als korrekt betrachtet und durch die oben genannte Methode unterst\u00fctzt werden.<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Die folgenden Daten sollten als Bezugswerte f\u00fcr die Beurteilung des Wassergehalts verwendet werden:<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

\"\"<\/span><\/p>\n

Abhilfen<\/span><\/b> und Dichtstoffe<\/span><\/b>\u00a0<\/span><\/h3>\n

Wenn der Wassergehalt zu hoch ist, muss die Zellulose getrocknet werden. Es gibt verschiedene M\u00f6glichkeiten f\u00fcr den Trocknungsprozess. Die einfachste und problemloseste Methode ist ein Bypass-System. Das System entzieht dem Transformator w\u00e4hrend des Betriebs Wasser, indem es dieses \u00fcber den gleichen Weg wie das \u00d6l ablaufen l\u00e4sst. Die Verwendung von \u00d6laufbereitungsanlagen wird nicht empfohlen, da sie das \u00d6l nur trocknen und nicht mehr als 1\u00a0% des eingelagerten Wassers aus dem Transformator entfernen k\u00f6nnen.<\/span>\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Der ordnungsgem\u00e4\u00dfen Abdichtung des Transformators muss hohe Priorit\u00e4t einger\u00e4umt werden, um das Eindringen von Feuchtigkeit und Wasser zu verhindern.\u202f Durch die Verwendung von Technologien, die speziell f\u00fcr die Abdichtung von Transformatoren <\/span>entwickelt wurden,<\/span> wird die langfristige Leistungsf\u00e4higkeit des Transformators gew\u00e4hrleistet.\u00a0<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n

Zu den wichtigsten Faktoren bei der Auswahl von Dichtstoffen f\u00fcr Transformatoren geh\u00f6ren:<\/span>\u00a0<\/span><\/p>\n