Transformatoren-Trocknung

Leistungstransformatoren sind ein wesentlicher Bestandteil elektrischer Versorgungsnetze, die zur Übertragung der von Kraftwerksgeneratoren erzeugten elektrischen Energie an industrielle und private Verbraucher genutzt werden.

Der elektrische Wirkungsgrad und die Zuverlässigkeit der Transformatoren sind dabei entscheidend für die Stabilität der elektrischen Versorgungsnetze. Für die Isolierung von Hochspannungs-Leistungstransformatoren und mittleren Verteilungstransformatoren werden üblicherweise Materialien auf Mineralöl- und Zellulosebasis verwendet. Aufgrund ihrer hygroskopischen Eigenschaften nehmen Transformatoröl und Materialien auf Zellulosebasis (thermisch veredeltes Kraftpapier, Transformerboard) während des Herstellungsprozesses Feuchtigkeit aus der Umgebung auf. Feuchtigkeit in Öl und Papier beeinträchtigt die dielektrischen Eigenschaften des Transformators drastisch und muss vor der Inbetriebnahme des Transformators entfernt werden. Dieser Trocknungsprozess wird unter Vakuum in mehreren Stufen der Transformatorherstellung durchgeführt.

Applikationsanforderungen

  • Hohes Spitzensaugvermögen
  • Hohe Wasserdampf-Pumpleistung
  • Hohe Korrosionsbeständigkeit
  • Maßgeschneiderte Lösungen mit Zubehör für erhöhte Lebensdauer

Prozessablauf in der Transformatorproduktion

Prozessablauf in der Transformatorproduktion

Überblick über Vakuumanwendungen im Transformator-Produktionsprozess

ProduktionsschrittProzess
Trocknung Einzelwindung/WindungsblockHot-Air-Trocknung, Vapour-Phase-Trocknung
AktivteiltrocknungVapour-Phase-Trocknung
Evakuierung des TransformatortanksNach der Montage des Aktivteils in den Transformertank und vor dem Befüllen mit Öl
ÖlaufbereitungEntgasen und Entfeuchten von Transformatoröl

 
Hot-Air-Trocknung
Das Hot-Air-Trocknungsverfahren wird hauptsächlich zum Trocknen der Wicklungen von Hochspannungstransformatoren und zum Trocknen von Aktivteilen kleinerer Verteilungstransformatoren verwendet. Der Prozess besteht aus einer Heißluftzirkulation, gefolgt vom Abpumpen der Trocknungskammer auf einen Druck unter 1 hPa. Das Auslegungskriterium des Saugvermögens hängt vom Gewicht des Isoliermaterials ab. In der Regel ist ein durchschnittliches Saugvermögen von 1.000 m3/h für jede zu trocknende Tonne Isolierstoff erforderlich.

Vapour-Phase-Trocknung (VPD)
Pfeiffer Vacuum hat bis zu Beginn der 80iger Jahre des letzten Jahrhunderts VPD Anlagen entwickelt und angeboten und verfügt deshalb über eine große Erfahrung in der Auslegung entsprechender Vakuumpumpstände. Das VPD-Verfahren wird unter Vakuum in einem Druckbereich von 0,1 hPa bis etwa 100 hPa in Abwesenheit von Sauerstoff durchgeführt. Die Wärmeübertragung auf das Aktivteils erfolgt mit Hilfe von organischen Lösungsmitteldämpfen die chemisch mit dem Transformatorenöl verwandt sind. Der mit Hilfe eines geeigneten Apparates erzeugte Dampf strömt in die Trocknungskammer und kondensiert an der Oberfläche des Aktivteils. Die Wärmeübertragung mit kondensierendem Dampf ist wesentlich effizienter als Wärmeübertragung durch erzwungene Konvektion. Infolgedessen ist die Gesamttrocknungszeit des Aktivteils im Vergleich zum Hot-Air-Trocknungsverfahren um über 50 % schneller.

Evakuierung von Transformatortanks
Die Endmontage eines typischen Transformators kann bis zu 18 Stunden dauern. Auch wenn das Aktivteil bereits getrocknet wurde, kommt es während dieser Zeit an der Oberfläche zu einer Rückbefeuchtung des Isoliermaterials. Um diese Oberflächenfeuchtigkeit zu entfernen, reicht es aus, den Transformatortank mit einem Vakuum zu beaufschlagen (mittlerer Druck von 1 hPa). Darüber hinaus wird das Abpumpen des Transformatortanks eingesetzt, um alle verbleibenden Lufteinschlüsse zu evakuieren, die in den Totvolumina des Transformators vorhanden sein könnten.

Ölaufbereitung
Transformatoröl spielt für die einwandfreie Funktion eines Transformators eine zentrale Rolle und wird verwendet, um die dielektrischen Eigenschaften des Isolationsmaterials durch Imprägnierung zu verbessern und die durch den elektrischen Umwandlungsprozess erzeugte Wärme abzuleiten. Für Entgasungs- und Trocknungszwecke wird Öl auf etwa 60°C erhitzt und in einen vakuumfesten Behälter (Entgaser) mit Füllkörpern gesprüht. Bei einem Druckniveau im Bereich von 1 bis 2 hPa werden Wasserdampf und gelöste Gase von der Pumpeinheit evakuiert.

Produktportfolio
Die typische Konstruktion einer Vakuumpumpeneinheit zur Transformatortrocknung besteht aus einer oder mehreren Stufen von Wälzkolbengebläsen und einer Primärpumpe.

Für Hot-Air-Trocknungsanlagen wird üblicherweise eine zweistufige Wälzkolbenpumpstation verwendet, die entweder auf einer Drehschieberpumpe (CombiLine WU) oder einer ölfreien Schraubenpumpe (CombiLine WH) basiert. Die übliche erforderliche Pumpleistung variiert zwischen 1.000 bis 4.000 m3/h, je nach Transformatorgröße. VPD-Anlagen arbeiten in der Regel bei geringem Druck, daher werden hier häufig dreistufige Wälzkolbenpumpstände eingesetzt mit typischen Saugvermögen von 8.000 bis 12.000 m3/h. Für die Evakuierung des Transformatortanks wird eine mobile zweistufige Vakuumeinheit eingesetzt. Wir empfehlen dringend die Verwendung einer Schraubenpumpe als Vorvakuumpumpe in Kombination mit der HiLobe für geringe Betriebskosten und minimalen Platzbedarf (CombiLine RH).

Für das Ölaufbereitungsverfahren kann eine einstufige Drehschieberpumpe aus unserer HenaLine-Reihe ausreichend sein. Wenn ein höheres Saugvermögen erforderlich ist, ist unsere CombiLine WU-Reihe die perfekte Lösung.

Für alle Anwendungen in der Transformatortrocknung bieten wir auch maßgeschneiderte Wälzkolbenpumpstände an, die an Ihre spezifischen Anforderungen angepasst sind. Bitte wenden Sie sich an unsere Experten!

Social Networks: