Transformatorschutz

Der Transformatorschutz sichert den Transformator vor äußeren und inneren Fehlern ab. Es wird eine Kombination aus verschiedenen Schutzsystemen eingesetzt, wie z. B. in Abbildung 1 dargestellt ist, um den Transformator vor jeglichen Kurzschlüssen und vor Überlast zu schützen. Je nach Größe der Transformatoren steigt die Anzahl der verwendeten Schutzsysteme. Alle Schutzsysteme bewirken bei Detektion eines Fehlers die Auslösung von Leistungsschaltern, mit denen der Transformator vom Netz getrennt wird.

zum Schutz vor Kurzschlüssen wird bei ölisolierten Transformatoren der Buchholzschutz eingesetzt. Die mit dem Kurzschluss einhergehende Erhitzung des Transformators führt zu einer Gasbildung im Ölraum. Das entstandene Gas sammelt sich im oberen Teil des Gehäuses und verdrängt dort das Öl. Kleine Fehler werden so mittels eines Schwimmers erkannt. Bei starken Fehlern entsteht eine schlagartige Ausdehnung des Öls. Diese erzeugt eine Strömung im Öl, die über eine Strömungsklappe gemessen wird.

Des Weiteren wird zur Detektion von Kurzschlüssen ein Differentialschutz eingesetzt. Dieser wird hauptsächlich für Großtransformatoren verwendet. Der Differentialschutz misst den Strom an beiden Seiten des Transformators. Die Ströme werden auf eine Seite des Transformators bezogen und verglichen. Wird eine Abweichung zwischen den Strömen festgestellt, dann löst der Differentialschutz aus. Vorteilhaft beim Differentialschutz ist die schnelle und selektive Abschaltung.

Um einen Transformator zusätzlich vor Körperschlüssen abzusichern, wird ein Kesselmassen-Erdschlussschutz eingesetzt. Ein Körperschluss ist ein innerer Fehler, welcher zwischen der Wicklung und dem Kessel oder zwischen der Wicklung und dem Eisenkern auftritt. Der Kesselmassen-Erdschlussschutz erfordert eine Isolation des Transformators gegen Erde. An der Erdungsverbindung der Kesselmasse wird ein Überstromschutz eingesetzt. Dadurch reagiert der Kesselmassen-Erdschlussschutz nur auf Fehlerströme gegen Masse.

Zur Absicherung von Kurzschlüssen wird unter anderem auch ein unverzögerter Überstromschutz auf der Primärseite eingesetzt. Der Ansprechwert wird auf einen Wert oberhalb des durch einen Kurzschluss auf der Sekundärseite verursachten Stroms eingestellt. Dadurch wird eine Stromselektivität gewährleistet, sodass es nur bei Kurschlüssen innerhalb des Transformators und unmittelbar außerhalb des Transformators zur Auslösung der Schutzgeräte kommt. Kleintransformatoren bis einige 100 kVA werden hingegen durch Sicherungen geschützt.

Der Überstromschutz wird ebenfalls zur Absicherung gegen Überlast am Transformator eingesetzt. zum Schutz vor Überlast löst der Überstromschutz jedoch erst nach einer Verzögerung aus. Zudem ist der Ansprechwert geringer als beim unverzögerten Überstromschutz. Ergänzend kann der Transformator durch Messung der Öltemperatur gegen Überlast abgesichert werden.

Englische Übersetzung(en):

transformer protection