Transformatoren bilden das Rückgrat elektrischer Energiesysteme und gewährleisten die effiziente Übertragung und Verteilung von Strom. Das Herzstück dieser wichtigen Geräte ist Transformatoröl, das mehrere wichtige Funktionen erfüllt, wie z. B. elektrische Isolierung, Wärmeableitung und Lichtbogenlöschung. Mit der Zeit kann sich die Qualität dieses Öls jedoch verschlechtern, was die Leistung und Sicherheit des Transformators beeinträchtigt. Die Kenntnis der Anzeichen für schlechtes Transformatoröl ist entscheidend, um die Zuverlässigkeit der elektrischen Infrastruktur zu gewährleisten und kostspielige Ausfälle zu vermeiden.

Sichtprüfung: Der erste Hinweis

Eine der einfachsten und ersten Möglichkeiten, den Zustand von Transformatoröl zu beurteilen, ist eine Sichtprüfung. Frisches, hochwertiges Transformatoröl ist typischerweise klar und hell, ähnlich wie helles Bernstein oder Strohgelb. Mit zunehmender Zersetzung verändert sich das Aussehen des Öls deutlich. Eine deutliche Verdunkelung des Öls ist oft ein frühes Anzeichen für Probleme. Oxidation, die auftritt, wenn das Öl mit der Zeit mit Sauerstoff reagiert oder hohen Temperaturen ausgesetzt ist, kann zur Bildung von Oxidationsnebenprodukten führen, die das Öl dunkler färben – von tiefbraun bis fast schwarz.

Neben Farbveränderungen geben auch Schwebeteilchen, Sedimente oder Schlamm im Öl Anlass zur Sorge. Diese Stoffe können sich durch chemische Reaktionen im Öl, den Abbau von Isoliermaterialien oder das Eindringen externer Verunreinigungen ansammeln. Beginnt beispielsweise das Isolierpapier im Transformator zu zerfallen, können sich winzige Fasern mit dem Öl vermischen und ein trübes oder trübes Aussehen erzeugen. Mit der Zeit können sich auch Ablagerungen am Boden des Transformatorbehälters bilden, die die Ölströmungswege verstopfen und die Effizienz der Wärmeübertragung beeinträchtigen können.

Tests physikalischer Eigenschaften: Quantifizierung des Abbaus

Über optische Hinweise hinaus können spezifische physikalische Eigenschaften genauere und quantitative Informationen über den Zustand des Öls liefern. Einer der wichtigsten Tests ist die Messung der Durchschlagsfestigkeit. Transformatoröl mit guter Durchschlagsfestigkeit hält hohen elektrischen Spannungen stand, ohne zu zerfallen und Stromlecks zu verursachen. Zersetzt sich das Öl, nimmt seine Durchschlagsfestigkeit deutlich ab. Ein niedriger Durchschlagsfestigkeitswert deutet auf eine Beeinträchtigung der Isoliereigenschaften des Öls hin, was das Risiko von elektrischen Durchschlägen im Transformator erhöht. Dieser Test wird üblicherweise durchgeführt, indem zwischen zwei in die Ölprobe eingetauchten Elektroden eine steigende Spannung angelegt wird. So wird die Spannung ermittelt, bei der das Öl nicht mehr isoliert und ein Funke oder Lichtbogen entsteht.

Die Viskosität ist eine weitere wichtige physikalische Eigenschaft. Neues Transformatoröl hat eine relativ niedrige Viskosität, wodurch es frei fließt und Wärme durch Konvektion effektiv ableitet. Mit zunehmendem Alter und Zersetzung des Öls kann seine Viskosität durch die Bildung von Polymeren und anderen hochmolekularen Verbindungen zunehmen. Ein zu viskoses Öl zirkuliert nicht so effizient im Transformator, behindert die Wärmeableitung und kann zu einer Überhitzung der Transformatorkomponenten führen. Die Messung der Ölviskosität bei bestimmten Temperaturen kann helfen, festzustellen, ob sie vom zulässigen Bereich für einen ordnungsgemäßen Betrieb abweicht.

Chemische Analyse: Interne Veränderungen aufdecken

Chemische Analysen liefern ein tieferes Verständnis der chemischen Zusammensetzung und des Zustands des Transformatoröls. Die Messung der Gesamtsäurezahl (TAN) ist ein gängiger chemischer Test. Mit der Zeit entstehen durch Oxidation und andere chemische Reaktionen im Öl saure Nebenprodukte. Der TAN-Wert gibt die im Öl vorhandene Säuremenge an, ausgedrückt in Milligramm Kaliumhydroxid pro Gramm Öl (mg KOH/g). Ein steigender TAN-Wert zeigt an, dass das Öl saurer wird. Dies kann Metallkomponenten im Transformator, wie z. B. die Wicklungsleiter und den Tank, korrodieren und die Isoliermaterialien weiter zersetzen.

Die Analyse gelöster Gase im Öl ist ebenfalls äußerst wertvoll. Im Normalbetrieb des Transformators löst sich natürlicherweise eine geringe Menge Gas im Öl. Bei internen Fehlern wie Lichtbögen, Teilentladungen oder Überhitzung entstehen jedoch zusätzliche Gase. Dazu gehören Wasserstoff, Methan, Ethan, Ethylen und Acetylen. Durch die Analyse der Art und Konzentration dieser gelösten Gase mittels Gaschromatographie können Ingenieure Art und Schwere potenzieller Probleme im Transformator diagnostizieren. Beispielsweise geht eine hohe Acetylenkonzentration häufig mit energiereichen Lichtbogenfehlern einher, die schnell zu einem katastrophalen Ausfall führen können, wenn sie nicht umgehend behoben werden.

Betriebssymptome: Signale vom Transformator

Auch die Leistung und das Verhalten des Transformators selbst können deutliche Hinweise auf schlechtes Öl liefern. Wenn der Transformator laut arbeitet und ungewöhnliche Brumm-, Summ- oder Rasselgeräusche erzeugt, kann dies ein Zeichen für schlechte Ölqualität sein. Eine durch das verunreinigte Öl verursachte verminderte Isolierung kann elektrische Entladungen verursachen, die diese ungewöhnlichen Geräusche erzeugen. Steigt die Temperatur des Transformators trotz konstanter Belastung deutlich über den normalen Betriebswert, kann dies an der verminderten Wärmeableitung des Öls liegen. Mit zunehmender Ölqualität und abnehmender Wärmeableitungsfähigkeit können die inneren Komponenten des Transformators überhitzen, was zu beschleunigter Alterung und möglichen Ausfällen führt.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass zur Feststellung, ob Transformatoröl verdorben ist, eine Kombination aus Sichtprüfungen, physikalischen Eigenschaftsprüfungen, chemischen Analysen und der Überwachung der Betriebssymptome des Transformators erforderlich ist. Die regelmäßige Überprüfung des Ölzustands ist nicht nur für die Zuverlässigkeit und Effizienz des Transformators, sondern auch für die Sicherheit des gesamten elektrischen Systems unerlässlich. Durch Wachsamkeit und entsprechende Maßnahmen bei Anzeichen einer Verschlechterung können Netzbetreiber kostspielige Ausfälle verhindern und die Lebensdauer ihrer wertvollen elektrischen Anlagen verlängern.