Beschreibung
Der Kern dieses Unterschieds liegt im Isolationsgrad des Sternpunkts des Transformators.
I. Vollisolierter Transformator
1. Definition
Ein vollständig isolierter Transformator, auch „nicht-gestufter Isolationstransformator“ genannt, ist ein Transformator, bei dem der Sternpunkt der Wicklung und die Leitungsanschlüsse den gleichen Isolationsgrad haben. Mit anderen Worten: Der Sternpunkt und die drei-Phasenleitungsanschlüsse (Phasen A, B und C) sind so ausgelegt, dass sie der gleichen Blitzstoßspannung und Netzfrequenzfestigkeit standhalten.
2. Hauptmerkmale
Gleichmäßiges Isolationsniveau: Die Isolationsstärke ist gleich, egal ob am Anfang der Wicklung (Leitungsklemmen) oder am Ende (Sternpunkt).
Flexibler Neutralpunktbetrieb: Der Neutralpunkt kann direkt geerdet, über eine Petersen-Spule geerdet oder sogar ungeerdet bleiben. Seine Isolierung ist so stark, dass selbst bei nicht geerdetem Sternpunkt ein einphasiger Fehler die Isolierung trotz des Anstiegs des Sternpunktpotentials nicht gefährdet.
Überspannungsschutz: Verlässt sich hauptsächlich auf Ableiter, um eingehende Blitzüberspannungen zu begrenzen.
3. Hauptanwendungsszenarien
Die Hauptanwendung liegt in Spannungsebenen von 110 kV und darunter.
Es wird häufig in Systemen verwendet, in denen der Neutralpunkt entweder ungeerdet oder über eine Petersen-Spule geerdet ist (d. h. geerdete Niederstromsysteme), was in 10-kV-35-kV-Verteilungsnetzen sehr häufig vorkommt und die Zuverlässigkeit der Stromversorgung verbessern kann.
II. Teilisolierte Transformatoren (gestufte Isolationstransformatoren)
1. Definition
Bei einem teilweise isolierten Transformator, der früher als „gestufter Isolationstransformator“ bekannt ist, ist der Isolationsgrad des Sternpunkts der Wicklung deutlich niedriger als der der Leitungsanschlüsse. Von den Leitungsklemmen bis zum Sternpunkt nehmen die Isolationswerte schrittweise ab.
2. Hauptmerkmale
- Ungleichmäßige Isolationsniveaus: Das Isolationsniveau ist an den Leitungsanschlüssen am höchsten und am Sternpunkt am niedrigsten. Beispielsweise kann bei einem 500-kV-Transformator der Isolationsgrad am Sternpunkt dem eines 110-kV- oder 66-kV-Transformators entsprechen.
- Der Sternpunkt muss direkt geerdet sein: Dies ist seine wichtigste Betriebsanforderung. Da der Sternpunkt über eine schwächere Isolierung verfügt, kann es bei einem Systemfehler oder einem Blitzeinschlag zu Hochspannung am Sternpunkt kommen, wenn er während des Betriebs nicht sicher geerdet ist, wodurch die empfindliche Isolierung leicht zerstört wird und der Transformator beschädigt wird.
- Hohe Wirtschaftlichkeit: Dies ist der Hauptzweck des Einsatzes von Stufendämmstoffen. Durch die Absenkung des Isolationsniveaus am Sternpunkt kann die Größe des Transformators erheblich verkleinert, das Gewicht verringert und der Materialverbrauch (insbesondere Isoliermaterialien) minimiert und somit die Kosten gesenkt werden. Bei Ultra-- und Höchst--Spannungsanwendungen ist dieser wirtschaftliche Vorteil von großer Bedeutung.
3. Hauptanwendungen
- Wird häufig in Ultra-Hochspannungs- und Höchst-Stromversorgungssystemen mit 110 kV (insbesondere 220 kV) und mehr verwendet.
- Kann nur in Hochstrom-geerdeten Systemen verwendet werden, bei denen der Sternpunkt direkt geerdet ist.
Überblick
- Nicht verwechseln: Unter keinen Umständen sollte der Sternpunkt eines klasse-isolierten Transformators ungeerdet bleiben oder über eine Lichtbogenunterdrückungsspule geerdet werden. Dies ist äußerst gefährlich und kann direkt zu einem Isolationsdurchschlag und einer Beschädigung des Transformators führen.
- Auswahlgrundlage: Die Wahl des Transformatortyps wird nicht willkürlich vom Anwender getroffen; Sie wird durch Konstruktionen auf Systemebene bestimmt, beispielsweise durch die Spannungsebene des Stromnetzes und die Sternpunkt-Erdungsmethode. Typischerweise werden vollständig-isolierte Transformatoren für Niederspannungsverteilungssysteme verwendet, während isolierte Transformatoren der Klasse-für Hochspannungsübertragungssysteme verwendet werden.
- Wartungsarbeiten: Bei der Inbetriebnahme, Inspektion oder Wartung eines Transformators ist es wichtig, sich über die Isolationsstruktur des Transformators im Klaren zu sein, insbesondere über den Isolationsgrad des Sternpunkts, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
