Der Transformatorkern muss nur einen Erdungspunkt haben, der als normaler Arbeits-Erdungspunkt dient, um die Kernspannung und den Stromfluss zu begrenzen. Das Fehlen einer Erdung oder mehrere Erdungspunkte können zu einem Kernversagen führen, was die sichere Funktion des Transformators gefährdet.
Bedeutung des einzelnen Erdungspunkts
Wechselwirkung des elektrischen Feldes
Während des Transformatorbetriebs existiert ein elektrisches Feld zwischen den geladenen Wicklungen und dem Öltank, wobei sich Metallkomponenten wie der Kern und die Klemmen in diesem Feld befinden. Aufgrund einer ungleichmäßigen Kapazitätsverteilung und variierenden Feldstärken entwickelt ein nicht geerdeter Kern ein schwebendes Potenzial, was zu Aufladung und Entladung zwischen dem Kern und dem Erdreich oder der Spule führt. Dies schwächt die Isolationsfestigkeit sowohl der festen Isolierung als auch des Öls. Die Erdung des Kerns an einem Punkt beseitigt das Risiko eines schwebenden Potenzials.
Risiken von mehreren Erdungspunkten
Kurzschlussbildung
Die Erdung des Kerns an mehreren Punkten erzeugt einen Kurzschlussring um den arbeitenden magnetischen Fluss. Dieser Ring, der vom Wechselstromfeld beeinflusst wird, erzeugt signifikante Kurzschlussströme, die durch den Kern fließen und lokale Überhitzung verursachen. Mehr Erdungspunkte führen zu mehr zirkulierenden Stromschleifen und größeren zirkulierenden Strömen, abhängig von der Position der redundanten Erdungspunkte. Dies erhöht die Eisenverluste des Transformators und kann zu schwerer Überhitzung führen.
Schäden an Siliziumstahlblechen
Überhitzung aufgrund zirkulierender Ströme kann lokale Siliziumstahlbleche schmelzen und den isolierenden Farbanstrich zwischen benachbarten Blechen abbrennen. Die Reparatur dieses Schadens erfordert den Austausch von Siliziumstahlblechen, was kostspielig und zeitaufwändig ist und die sichere Funktion des Stromnetzes beeinträchtigt.
Folgen unsachgemäßer Erdung
Gasbildung
Nicht geerdete oder mehrfach geerdete Kerne können aufgrund von Überhitzung und Entladung große Mengen brennbares Gas erzeugen, was potenziell Lichtgassignale auslösen oder das schwere Gas den Transformatorschalter auslösen kann, wodurch die externe Stromversorgung unterbrochen wird.
Um daher einen sicheren Betrieb zu gewährleisten, müssen der Transformatorkern und seine Befestigungen gut isoliert sein, mit nur einem zuverlässigen Erdungspunkt.
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