Elektromagnetische Interferenz (EMI) ist ein Phänomen, das auftritt, wenn ein elektromagnetisches Feld den normalen Betrieb elektronischer oder elektrischer Geräte stört. Im Zusammenhang mit einem mit Mineralöl gefüllten Transformator können elektromagnetische Störungen verschiedene Auswirkungen auf dessen Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit haben. Als Lieferant mineralölgefüllter Transformatoren habe ich aus erster Hand erfahren, wie wichtig es ist, diese Auswirkungen zu verstehen, um die optimale Funktion unserer Produkte sicherzustellen.
Mineralölgefüllte Transformatoren verstehen
Bevor wir uns mit den Auswirkungen elektromagnetischer Störungen befassen, ist es wichtig, den grundlegenden Aufbau und die Funktionsweise eines mit Mineralöl gefüllten Transformators zu verstehen. Diese Transformatoren bestehen aus einem Kern aus laminierten Stahlblechen und Wicklungen aus Kupfer- oder Aluminiumleitern. Der Kern und die Wicklungen werden in einen mit Mineralöl gefüllten Tank getaucht, der mehreren Zwecken dient. Erstens fungiert es als Isoliermedium und verhindert einen elektrischen Durchschlag zwischen den Wicklungen und dem Kern. Zweitens trägt es dazu bei, die beim Betrieb des Transformators entstehende Wärme abzuleiten und so seine effiziente Leistung sicherzustellen.
Aufgrund ihrer hohen Effizienz, Zuverlässigkeit und langen Lebensdauer werden mit Mineralöl gefüllte Transformatoren häufig in Stromverteilungssystemen eingesetzt. Sie sind in verschiedenen Kapazitäten und Nennspannungen erhältlich, um den unterschiedlichen Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden. Wir bieten zum Beispiel an50 - 2500 kVA/35 kV Öltransformator mit Doppelwicklung,Verlustarmer Öltransformator mit 50 - 2500 kVA/20(10)kV (hermetisch abgedichteter ölgefüllter Transformator), Und30 – 2500 kVA/10 kV Energie-Effizienz-Öltransformator der Klasse II, die für eine zuverlässige Stromversorgung in verschiedenen Szenarien ausgelegt sind.
Quellen elektromagnetischer Störungen
Es gibt mehrere EMI-Quellen, die sich auf einen mit Mineralöl gefüllten Transformator auswirken können. Eine der Hauptquellen ist der Betrieb anderer elektrischer Geräte in der Nähe. Beispielsweise können große Motoren, Generatoren und Schaltanlagen während ihres Betriebs starke elektromagnetische Felder erzeugen. Diese Felder können sich mit den Wicklungen und dem Kern des Transformators verkoppeln und Störungen verursachen.
Eine weitere Quelle elektromagnetischer Störungen sind Blitzeinschläge. Wenn ein Blitz eine Stromleitung oder ein nahe gelegenes Gebäude trifft, kann er Hochspannungsstöße und elektromagnetische Impulse im elektrischen System hervorrufen. Diese Überspannungen und Impulse können sich über die Stromleitungen ausbreiten und den Transformator erreichen und möglicherweise Schäden verursachen.
Hochfrequenzstörungen (RFI) sind ebenfalls eine bedeutende Quelle elektromagnetischer Störungen. RFI können von Funksendern, Mobiltelefonen und anderen drahtlosen Geräten erzeugt werden. Diese Geräte senden elektromagnetische Wellen im Hochfrequenzbereich aus, die den normalen Betrieb des Transformators beeinträchtigen können.
Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf mit Mineralöl gefüllte Transformatoren
1. Verschlechterung der Isolierung
Eine der kritischsten Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf einen mit Mineralöl gefüllten Transformator ist die Verschlechterung der Isolierung. Die durch EMI erzeugten elektromagnetischen Felder können Teilentladungen innerhalb der Transformatorisolierung verursachen. Teilentladungen sind kleine elektrische Entladungen, die im Isolationsmaterial auftreten, wenn die elektrische Feldstärke einen bestimmten Schwellenwert überschreitet. Diese Entladungen können das Isolationsmaterial allmählich erodieren, wodurch seine Spannungsfestigkeit verringert wird und das Risiko eines elektrischen Durchschlags steigt.
Im Laufe der Zeit kann eine Verschlechterung der Isolierung zur Bildung von Hohlräumen und Rissen in der Isolierung führen. Diese Hohlräume und Risse können dazu führen, dass Feuchtigkeit und Verunreinigungen in die Isolierung eindringen und deren Zersetzung weiter beschleunigen. Schließlich kann die Isolierung vollständig versagen, was zu einem Kurzschluss oder anderen elektrischen Fehlern im Transformator führen kann.
2. Erhöhte Kernverluste
EMI kann auch zu einem Anstieg der Kernverluste im Transformator führen. Der Kern eines Transformators ist für den Betrieb unter einem bestimmten Magnetfeld ausgelegt. Bei Einwirkung externer elektromagnetischer Felder kann es jedoch zu Störungen des magnetischen Flusses im Kern kommen. Diese Verzerrung kann zu einem Anstieg der Wirbelstromverluste und Hystereseverluste im Kern führen.
Wirbelstromverluste treten auf, wenn das sich ändernde Magnetfeld in den Kernblechen zirkulierende Ströme induziert. Diese Ströme erzeugen Wärme, die als Verlustenergie abgeführt wird. Hystereseverluste hingegen werden durch die Magnetisierung und Entmagnetisierung des Kernmaterials bei Änderung des Magnetfelds verursacht. Eine Erhöhung der Kernverluste kann den Wirkungsgrad des Transformators verringern, was zu einem höheren Energieverbrauch und höheren Betriebskosten führt.
3. Lärm und Vibration
Elektromagnetische Störungen können dazu führen, dass der Transformator übermäßige Geräusche und Vibrationen erzeugt. Die durch die EMI erzeugten Magnetkräfte können dazu führen, dass die Kernbleche und Wicklungen vibrieren. Diese Vibration kann auf den Transformatorkessel und andere Komponenten übertragen werden und zu hörbarem Lärm führen.
Übermäßiger Lärm und Vibrationen können nicht nur störend sein, sondern auch auf mögliche Probleme mit dem Transformator hinweisen. Längere Einwirkung starker Vibrationen kann zu mechanischer Belastung der Transformatorkomponenten führen, was zu losen Verbindungen, rissiger Isolierung und anderen mechanischen Ausfällen führen kann.
4. Fehlfunktion der Schutzrelais
Mineralölgefüllte Transformatoren sind mit Schutzrelais ausgestattet, um Fehler im elektrischen System zu erkennen und zu isolieren. Für den ordnungsgemäßen Betrieb dieser Relais sind genaue elektrische Signale erforderlich. Allerdings können elektromagnetische Störungen diese Signale stören und zu Fehlfunktionen der Schutzrelais führen.
Beispielsweise kann EMI zu Fehlauslösungen der Schutzrelais und damit zu unnötigen Stromausfällen führen. Andererseits kann es auch dazu führen, dass die Relais nicht funktionieren, wenn ein echter Fehler auftritt, wodurch der Transformator und das elektrische System gefährdet werden.
Minderungsstrategien
Um die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf mit Mineralöl gefüllte Transformatoren zu minimieren, können verschiedene Minderungsstrategien eingesetzt werden. Eine der wirksamsten Strategien ist die Abschirmung. Bei der Abschirmung wird der Transformator in ein Metallgehäuse eingeschlossen, das das Eindringen elektromagnetischer Felder blockieren oder verringern kann. Das Metallgehäuse fungiert als Faradayscher Käfig und verhindert, dass äußere elektromagnetische Felder die Transformatorkomponenten erreichen.
Eine andere Strategie besteht darin, eine ordnungsgemäße Erdung zu verwenden. Ein gutes Erdungssystem kann einen Pfad mit niedriger Impedanz für den Fluss der EMI-Ströme zur Erde bereitstellen und so deren Auswirkungen auf den Transformator verringern. Das Erdungssystem sollte in Übereinstimmung mit den relevanten Elektrovorschriften und -normen entworfen und installiert werden.
Filterung kann auch verwendet werden, um EMI zu reduzieren. In den mit dem Transformator verbundenen Stromkreisen können Filter installiert werden, um unerwünschte elektromagnetische Frequenzen zu blockieren oder zu dämpfen. Es stehen verschiedene Arten von Filtern zur Verfügung, z. B. Tiefpassfilter, Hochpassfilter und Bandpassfilter, die je nach den spezifischen Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden können.
Abschluss
Als Lieferant mineralölgefüllter Transformatoren ist es für uns von entscheidender Bedeutung, die Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf unsere Produkte zu verstehen. EMI kann erhebliche Auswirkungen auf die Leistung, Zuverlässigkeit und Sicherheit der Transformatoren haben, einschließlich einer Verschlechterung der Isolierung, erhöhter Kernverluste, Lärm und Vibration sowie Fehlfunktionen von Schutzrelais. Durch die Implementierung geeigneter Minderungsstrategien wie Abschirmung, Erdung und Filterung können wir diese Auswirkungen minimieren und den optimalen Betrieb unserer Transformatoren sicherstellen.
Wenn Sie auf der Suche nach hochwertigen, mit Mineralöl gefüllten Transformatoren sind oder Fragen zu den Auswirkungen elektromagnetischer Störungen auf Transformatoren haben, empfehlen wir Ihnen, sich für weitere Gespräche und eine mögliche Beschaffung mit uns in Verbindung zu setzen. Unser Expertenteam unterstützt Sie gerne bei der Suche nach den am besten geeigneten Transformatorlösungen für Ihre spezifischen Anforderungen.
Referenzen
- Grover, NK (2007). Transformatortechnik: Design, Technologie und Diagnose. CRC-Presse.
- Westinghouse Electric Corporation. (1982). Nachschlagewerk zur elektrischen Übertragung und Verteilung. Westinghouse Electric Corporation.
- IEEE Standards Association. (2014). IEEE-Leitfaden für die Anwendung harmonischer Filter in elektrischen Energiesystemen (IEEE Std 519 – 2014). IEEE.