Alles, was Sie über den Überspannungsschutz von Transformatoren wissen müssen

Dieser Artikel dreht sich darum, das Überspannungsschutzsystem für Transformatoren zu verstehen. Wir werden die Grundlagen des Überspannungsschutzsystems für Transformatoren verstehen, wie es funktioniert, welche verschiedenen Teile oder Sensoren in diesem Überspannungsschutzsystem verwendet werden und welche Fortschritte unternommen werden, um die Effizienz des Systems zu steigern.

Was ist Überspannungsschutz für Transformatoren?

Der Überspannungsschutz für Transformatoren bezieht sich auf einen Mechanismus oder Geräte, die speziell entwickelt wurden, um die elektrischen Transformatorvor jeglicher Art von Überspannung oder elektrischem Energieüberschuss im System zu schützen. Überspannungen können entweder extern oder intern innerhalb des Transformators oder innerhalb des Stromsystems auftreten.

Externe Überspannung

Die externe Überspannung, die die Teile und den Betrieb des elektrischen Transformators beeinträchtigen kann, kann aufgrund externer Faktoren wie einem Blitzschlag während eines Gewitters oder eines Fehlers in der externen Verkabelung des Stromverteilungssystems auftreten.

Interne Überspannung

Der interne Überschuss, der elektrische Transformatorenteile oder -operationen beeinträchtigen kann, wird typischerweise durch Schaltvorgänge, die Aktivierung von Kondensatorbänken oder das Freimachen von Fehlern innerhalb des Transformators verursacht.

Beide Arten von Überschüssen im elektrischen Transformator oder im Stromverteilungssystem verursachen einen schnellen Anstieg der elektrischen Spannung, der in der Lage ist, Isolierungen zu durchschlagen und elektrische Transformatorenteile wie die Wicklung oder den Kernabschnitt des Transformators zu beschädigen. Ein Überschuss von sehr hoher Intensität kann den gesamten Transformator zum Ausfall bringen. Das Überspannungsschutzsystem begrenzt diese Spannungen auf ein sicheres Niveau oder leitet sie zur Erde ab, um elektrische Transformatorenteile zu schützen, teilweise oder vollständige Ausfälle zu verhindern und die Lebensdauer des Transformators zu gewährleisten.

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Warum Überspannungsschutz für Transformatoren entscheidend ist

Elektrische Transformatoren sind von entscheidender Bedeutung für unser bestehendes Stromverteilungssystem, und diese elektrischen Geräte sind auch sehr kostspielig in der Installation. Jeder Ausfall dieser elektrischen Transformatoren würde nicht nur unser Stromverteilungssystem stören und zu weitreichenden Stromausfällen führen, sondern auch die Stromverteilungsgesellschaft Hunderte von Dollar für Ersatz und Reparaturen kosten. Folgend sind die vier Hauptgründe aufgeführt, warum die elektrischen Transformatoren ein Überspannungsschutzsystem haben und warum es ein so wesentlicher Bestandteil des elektrischen Transformators ist.

• Jede Art von elektrischem Überschuss in einem Transformator führt zu zusätzlichem Stress auf das Isolationssystem des elektrischen Transformators. Je nach Intensität des elektrischen Überschusses kann der Stress auf das Isolationssystem des elektrischen Transformators Schäden verursachen, die zu einem Isolationsausfall führen und somit zu einem vollständigen Ausfall des elektrischen Transformators führen können.
• Der Überschuss im Transformator führt zur Entstehung überschüssiger Abwärme an der Wicklung und am Kernabschnitt des elektrischen Transformators. Diese zusätzliche Abwärme kann die Wicklung des elektrischen Transformators beschädigen oder die Verbindungen schädigen, die zur Verbindung der Wicklung mit dem Eingangs- und Ausgangssystem des elektrischen Transformators hergestellt werden. Ein Überschuss im Bereich der Transformatorenwicklungen kann zu zwei bekannten Phänomenen führen, die als Überschläge und Lichtbogen bekannt sind.
• Ein elektrischer Überschuss kann leicht zur Durchbrennung der Transformator-Sicherung führen oder zu einem kompletten Transformatorausfall.. Je nach Art des Ausfalls wird die Ausfallzeit des elektrischen Transformators, während derer er entweder repariert oder ersetzt wird, zu einem Verlust von Einnahmen und Kosten führen, die mit der Reparatur und Wartung oder dem Ersatz des elektrischen Transformators verbunden sind. Ein Überschuss bei elektrischen Transformatoren kann also zu teuren Ausfallzeiten führen. Ein Überspannungsschutzsystem für Transformatoren kann diese kostspieligen Ausfallzeiten und die damit verbundenen Reparatur- und Wartungskosten einsparen.
• Das Überspannungsschutzsystem für Transformatoren ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit des Netzes zu gewährleisten. Jeder defekte Transformator in der Verteilungslinie führt zu einem kompletten Stillstand des Elektrizitätsverteilungssystems und stellt die Zuverlässigkeit des Netzes in Frage. Solche Schutzausrüstungen an elektrischen Transformatoren erhöhen die Netzzuverlässigkeit.

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Komponenten eines Überspannungsschutzsystems für Transformatoren

Es gibt mehrere Komponenten, die miteinander kombiniert werden, um einen Überspannungsableiter für elektrische Transformatoren zu entwickeln. Jedes Teil des Überspannungsschutzsystems für Transformatoren spielt eine spezifische Rolle beim Schutz des elektrischen Transformators vor Überspannungen. Im Folgenden wird jede Komponente des Schutzsystems für elektrische Transformatoren ausführlich erörtert.

Überspannungsableiter

Der Überspannungsableiter für Transformatoren ist der Kern des Überspannungsschutzsystems für Transformatoren und wie ihr Name schon sagt, sind dies die elektrischen Geräte, die die elektrische Überspannung auf sich selbst begrenzen und versuchen, deren Einfluss auf andere Teile des elektrischen Transformators zu minimieren. In elektrischen Transformatoren sind diese Überspannungsableiter typischerweise an drei Punkten installiert:

• Hochspannungseingang
• Transformatoranschlüsse
• Neutrale Erdungspunkte

An diesen Punkten versuchen Überspannungsableiter, die Überspannung über einen Weg, der nicht mit anderen elektrischen Transformatorenteilen verbunden ist oder deren Betrieb stört, zur Erde abzuleiten.

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Abschirm- und Erdungssysteme

Der Überspannungsableiter im Überspannungsschutzsystem für Transformatoren führt zu dem Abschirmungs- und Erdungssystem des elektrischen Transformators, das hilft, die Überspannung zur Erde abzuleiten. Das System ist so konzipiert, dass elektrische Überspannungen in jedem Teil des elektrischen Transformators immer zur Erde und nicht zu einem anderen Teil des Transformators geleitet werden. Die wichtigsten Komponenten des Abschirmungs- und Erdungssystems im Überspannungsschutzsystem für Transformatoren umfassen Übertragungsschutzdrähte und ordnungsgemäß gestaltete Erdungsgitter.

Funkenstrecken und Schutzrelais

In einem Überspannungsschutzsystem für elektrische Transformatoren sind die Funkenstrecken und das Schutzrelais die beiden Backup-Systeme, die dazu dienen, den elektrischen Transformator zu schützen, falls das Hauptüberspannungsschutzsystem versagt. Die Funkenstrecke ist ein einfaches Überspannungsschutzgerät, das aus zwei Elektroden besteht, die durch einen mit Luft gefüllten Abstand voneinander getrennt sind. Wenn während der elektrischen Überspannung die Spannung den Haltewert überschreitet, wird die Luft zwischen den Elektroden aufgrund der hohen Spannung ionisiert und wird leitfähig.

Diese Leitfähigkeit ermöglicht es der elektrischen Überspannung, sicher zur Erde abgeleitet zu werden und schützt so die empfindlichen Komponenten des elektrischen Transformators. Die Überspannung wird durch den Mechanismus in die Erde geleitet und sobald die Luft zwischen den Abständen deionisiert, stoppt die Leitfähigkeit zwischen den beiden Elektroden und sie beginnen, als Isolationssystem zu wirken.

Das Schutzrelais überwacht die Spannung, den Strom und die Frequenzwerte im elektrischen Transformator. Wenn das Schutzrelais anormale Betriebsbedingungen wie eine Spannung über dem sicheren Niveau oder einen Kurzschluss in der Verdrahtung des elektrischen Transformators erkennt, leitet es eine Schutzmaßnahme ein. Abhängig von der Art der Abnormalität kann das Relais Leistungsschalter auslösen oder den elektrischen Transformator von der Eingangs- oder der Ausgangs-Stromschaltung trennen. Das Schutzrelais kann auch arbeiten, um einen Alarm zu aktivieren, der die beteiligten Techniker benachrichtigt, um das Problem zu lösen, damit der Transformator vor Schäden durch längeren elektrischen Stress geschützt werden kann.

Wellenfallen

Das Wellenfalle-System im Überspannungsschutzsystem für Transformatoren ist auch als Leitungsfalle-System bekannt und wird hauptsächlich in Kommunikationssystemen für die Stromleitungsvermittlung verwendet. Dieses Wellenfalle-System ist so konzipiert und entwickelt, dass es hochfrequente Kommunikationssignale daran hindert, in den elektrischen Transformator einzudringen oder sich im Netzwerk auszubreiten und gleichzeitig normale Stromfrequenzen passieren lässt. Im Falle eines Notfalls mit einer elektrischen Überspannung, bei dem es zu einem plötzlichen Anstieg der elektrischen Spannung kommt, hilft dieses Wellenfalle-System, die empfindlichen Kommunikationsschaltungen vor den Hochspannungsspitzen zu isolieren und zu schützen.

Kondensatoren

In einem Überspannungsschutzsystem für elektrische Transformatoren werden die Kondensatoren oder die kapazitiven Komponenten verwendet, um hochfrequente Spannungsschwankungen aus dem Hauptstromversorgungssystem zu filtern, die während elektrischer Überspannungen auftreten können. Die Kondensatoren können die Energie aufnehmen oder umleiten und so den Spannungsgipfel, der die Transformatorenwicklung erreicht, reduzieren. In Kombination mit Widerständen und Induktivitäten können diese Kondensatoren Überspannungsunterdrückungsnetze oder Snubber-Schaltungen bilden, um Isolierung und empfindliche Geräte zu schützen.

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Arten von Überspannungsschutzvorrichtungen für Transformatoren

Es gibt vier verschiedene Typen von Überspannungsschutzsystemen für Transformatoren, die auf elektrischen Transformatoren installiert werden.

Metall-Oxid-Varistor (MOV) Ableiter

Metalloxidvaristor-Ableiter sind in Überspannungsschutzsystemen für elektrische Transformatoren weit verbreitet, da sie schnell auf plötzliche Überspannungen reagieren. Diese Metalloxidvaristoren sind auch für ihre hohen Energiehandhabungsfähigkeiten bekannt. Diese Ableiter bieten nichtlineare Widerstände, die die Spannung drastisch reduzieren, wenn es zu einer Hochspannungsoversehnung im Elektrizitätsverteilungssystem oder im Transformatorensystem kommt.

Gepanzerte Siliziumkarbid-Ableiter

Gapped-Siliziumkarbid-Ableiter können im Vergleich zu Metalloxidvaristoren als ein älteres System betrachtet werden. Diese Ableiter verwenden Funkenstrecken in Verbindung mit den Siliziumkarbid-Blöcken, und diese Systeme sind immer noch in bestehenden Systemen zu finden.

Hybrid-Ableiter

In Anwendungen mit elektrischen Transformatoren, in denen Schichtschutzsysteme zum besseren Schutz der mit dem elektrischen Transformator installierten empfindlichen elektrischen Geräte erforderlich sind, wird eine Kombination aus Metalloxidvaristoren mit gapped Siliziumkarbid-Ableitern verwendet.

Überspannungsschutzmodule (SPMs)

Die Überspannungsschutzmodule, auch SPMs genannt, sind kompakte und fachgerecht gestaltete elektrische Geräte, die dazu dienen, Transformatoren mit niedriger bis mittlerer Spannung vor jeglicher Art von Überspannung zu schützen, die durch Blitzeinschläge, Schaltvorgänge oder Fehler im Stromversorgungssystem verursacht werden.

Eine der besten Eigenschaften dieser Schutzmodule ist, dass sie ein modulares Design haben und mit einem Plug-and-Play-Feature entworfen sind. Diese Geräte können sehr einfach installiert, ausgetauscht oder aufgerüstet werden, ohne dass größere Änderungen am bestehenden Setup erforderlich sind. Diese Geräte sind auch in einer Reihe von Spannungskapazitäten erhältlich, was bedeutet, dass Sie ein Überspannungsschutzmodul gemäß Ihren spezifischen Anforderungen auswählen können.

Überspannungsschutz in verschiedenen Transformator-Setups

Verteiltransformatoren

Im Verteilungstransformators Das Überspannungsschutzsystem für Transformatoren wird an den Primäranschlüssen des elektrischen Transformators sowie in der Nähe der sekundären Ableitungen des Transformators installiert. Und Sie finden diese Überspannungsschutzsysteme für Transformatoren in fast allen Wohn- und Gewerbetransformatoren, die in Verteilungssystemen verwendet werden.

Leistungstransformatoren in Umspannwerken

Transformatoren und insbesondere großangelegte Leistungstransformatoren Die in Umspannwerken und nationalen Stromnetzen verwendeten Hochleistungs-Transformator-Überspannungsschutzsysteme sind sowohl an den Hochspannungsanschlüssen als auch an der Neutralverbindung des großen Leistungstransformators installiert. In all diesen Anwendungen, in denen zusätzliche Sicherheit erforderlich ist, werden diese Transformator-Überspannungsschutzsysteme auch an Erdtransformatoren installiert, sodass sie eine zusätzliche Sicherheitsebene bieten können.

Pad-Montierte Transformatoren

Die plattformmontierte elektrische Transformatoren Sie werden immer in einem kompakten Gehäuse installiert und sie sind immer für Innenanwendungen vorgesehen, sodass es keine Möglichkeit eines Blitzeinschlags gibt und jede Überspannung, die hier auftritt, aufgrund eines Fehlers im elektrischen System verursacht wird. In solchen Fällen wird ein Transformator-Schutzsystem im versiegelten Gehäuse installiert, um einen alternativen Weg für jede Überspannung zu bieten und somit sowohl den elektrischen Transformator als auch das Gehäuse gleichzeitig zu schützen.

Polmontierte Transformatoren

Im Pfahlmontierter elektrischer Transformator Elektrische Überspannungen aufgrund von Blitzen sind die häufigste Ursache für elektrische Überspannungen. In solchen Anwendungen besteht das Überspannungsschutzsystem für elektrische Transformatoren normalerweise aus Blitzableitern und Sicherungsschaltern, die an den Pfählen montiert sind. Diese Art von elektrischen Transformatoren und ihren Überspannungsschutzsystemen kann man in allen Arten von Freileitungsnetzen in ländlichen und urbanen Gebieten beobachten.

Aktuelle Fortschritte im Überspannungsschutz für Transformatoren

Da diese Überspannungsschutzsysteme für elektrische Transformatoren ein so wichtiger Bestandteil unserer modernen elektrischen Transformatoren sind, wird kein moderner elektrischer Transformator als vollständig betrachtet, ohne diese Sicherheitsvorrichtungen. Mit der Entwicklung im Design und in der Entwicklung von elektrischen Transformatoren gibt es einige Fortschritte im Transformator-Überspannungsschutzsystem, die Sie in naher Zukunft beobachten können.

Der erste und häufigste Fortschritt, den Sie in einem Transformator-Überspannungsschutzsystem beobachten werden, ist die digitalisierte Überwachung dieser Systeme, die uns in Echtzeit Nachverfolgungsdaten über den Gesundheitszustand und die Wartung des Überspannungsschutzsystems bereitstellt.

Ein weiterer offensichtlicher Fortschritt in den Überspannungsschutzsystemen werden die intelligenten Ableiter mit IoT-Funktionen sein. Die Integration von Sensoren und drahtlosen Kommunikationsgeräten in das Überspannungsschutzsystem wird uns helfen, Live-Daten über Spannung, interne Temperatur und Abnutzung der Ableiter bereitzustellen.

Mit den Fortschritten im Design und in der Entwicklung aller Produkte wird das Design des Überspannungsschutzsystems kompakt werden und uns ermöglichen, ein Überspannungsschutzsystem sogar in den engsten und räumlich begrenzten Bereichen zu haben. Fortschritte in der Materialwissenschaft werden uns helfen, ein kleineres Transformator-Überspannungsschutzsystem zu haben, das kleiner, aber dennoch leistungsfähig genug ist, um die höchste je registrierte Überspannung aufgrund eines Fehlers in der Elektrizität zu kontrollieren.

Im Hinblick auf den Umweltschutz wird das Transformator-Überspannungsschutzsystem auch mit UV-beständigem und umweltverträglichem Gehäuse ausgestattet sein, um eine lange Lebensdauer selbst in rauen Außenbedingungen mit minimalen Auswirkungen auf die Umwelt zu gewährleisten.

Standards und Prüfungen

Das Überspannungsschutzsystem für elektrische Transformatoren, das Sie in Ihrem elektrischen Transformator installieren, muss den internationalen Normen entsprechen, wie z.B. der IEEE C62-Serie und IEEE C57 für Ableiteranwendungen sowie für den Transformatorenschutz und IEC 60076-5 für Isolationskoordination und Überspannungsschutzanforderungen. Das gesamte Überspannungsschutzsystem für elektrische Transformatoren muss gemäß diesen internationalen Normen oder anderen nationalen Standards oder Gesetzen betrieben und gestaltet werden, die von der lokalen Verwaltung festgelegt werden.

Was die Prüfung eines Überspannungsschutzsystems für elektrische Transformatoren betrifft, muss das System drei verschiedene Tests bestehen, um sicherzustellen, dass das Design und die Entwicklung des spezifischen Überspannungsschutzsystems den Anforderungen entsprechen. Diese Tests umfassen einen Entlade-Spannungstest, bei dem die Fähigkeit des Systems getestet wird, die elektrische Spannung zu bewältigen. Dazu gehört auch ein Test der Energieaufnahmefähigkeit, bei dem die Menge an Energie, die das Schutzsystem bewältigen kann, geprüft wird. Der dritte und letzte Test, der am Transformator-Überspannungsschutzsystem durchgeführt wird, ist die Isolationskoordination mit der Umbruchsspannung des Transformators.

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Beste Praktiken für Installation und Wartung

Es gibt etwa vier spezifische Punkte in Bezug auf die Installation und Wartung der besten Praktiken für Überspannungsschutzsysteme für Transformatoren.

• Der erste Punkt betrifft die Montage, und Sie müssen sicherstellen, dass der Überspannungsschutz des Überspannungsschutzsystems so nah wie möglich an den Transformatoranschlüssen installiert wird.
• Der zweite Punkt betrifft die Erdung des Systems. Sie müssen sicherstellen, dass es einen niederohmigen Erdungsweg für die Überspannung gibt.
• Der dritte Punkt betrifft die Inspektion des Überspannungsschutzsystems. Sie müssen regelmäßige Sichtkontrollen durchführen und Wärmebildscanner verwenden, um jegliche Hotspots im gesamten Überspannungsschutzsystem und im Erdungsweg zu identifizieren.
• Der Austausch der abgenutzten Teile vorzeitig ist notwendig. Sie müssen sicherstellen, dass Sie die Lebensdauerindikatoren überwachen oder digitale Nachverfolgung verwenden, um rechtzeitige Ersatzteile für Teile zu bestimmen, die das Ende ihrer Nutzungsdauer erreicht haben.

Fazit

Elektrische Transformatoren sind gleichwertige Teile unseres Elektrizitätsverteilungssystems, und wir sind so sehr auf sie angewiesen, dass wir ihre Ausfälle aufgrund von elektrischen Überspannungen im System nicht ertragen können. Um dies zu überwinden, ist das Überspannungsschutzsystem für Transformatoren von großer Bedeutung und wird als ein obligatorischer Bestandteil von modernen elektrischen Transformator-Systemen angesehen. Es gibt mehrere Teile in Überspannungsschutzsystemen für Transformatoren, und es sind mehrere Typen von Systemen auf dem Markt erhältlich, die Ihren Anforderungen entsprechen. Es gibt auch einige Fortschritte, wie die Einführung der digitalen Überwachung, die Integration von IoT und die kompakte Gestaltung für Anwendungen mit Platzbeschränkungen. Insgesamt ist das Überspannungsschutzsystem für Transformatoren jetzt Bestandteil von elektrischen Transformatoren, und sie entwickeln sich weiter, während sich die Branche und die elektrischen Transformatoren weiterentwickeln.

Nachverfolgung

Moderne elektrische Transformatoren können keine Zuverlässigkeit und Sicherheit des Betriebs ohne das Überspannungsschutzsystem gewährleisten. Bei Daelim Transformer bieten wir elektrische Transformatoren aller Arten, Größen, Leistungsfähigkeiten und Spannungsbereiche an, wobei ein Überspannungsschutzsystem als integriertes Merkmal installiert ist. Wir bieten auch speziell gestaltete Überspannungsschutzsysteme für Transformatoren gemäß den Anforderungen des Kunden an. Unsere Systeme erfüllen alle internationalen Standards wie IEEE, ANSI, CSA, IEC und andere regionale oder nationale Standards in Ihrem Bereich.

Wenn Sie Fragen zu den elektrischen Transformatoren oder dem Überspannungsschutzsystem für Transformatoren haben, können Sie kontaktieren Sie uns und unser Expertenteam wird Sie bei der Lösung Ihres Problems unterstützen.