Transformatorenöl ist für den effizienten und sicheren Betrieb von Leistungstransformatoren unerlässlich. Es dient sowohl als Isolator als auch als Kühlmittel und wird daher häufig als Transformatorisolieröl bezeichnet. Es leitet Wärme ab und erhält die Durchschlagsfestigkeit in Hochspannungssystemen aufrecht. Durch die Einwirkung von elektrischer Spannung, Sauerstoff und hohen Temperaturen verschlechtert sich das Öl jedoch mit der Zeit. Dabei bilden sich saure Verbindungen, Schlamm und Feuchtigkeit. Diese Verunreinigungen beeinträchtigen die Isolier- und Wärmeeigenschaften des Öls und erhöhen somit das Risiko eines Transformatorausfalls.

Um diese Risiken zu minimieren und die Lebensdauer von Transformatoren zu verlängern, ist die Wiederaufbereitung von Transformatoröl eine der effektivsten Lösungen. Dieser Artikel bietet einen detaillierten Einblick in den Alterungsprozess von Transformatoröl, die Folgen von verunreinigtem Öl und wie die Wiederaufbereitung die Leistung wiederherstellt und gleichzeitig eine nachhaltige und kostengünstige Alternative zum Ölwechsel darstellt.

Verständnis der Zersetzung von Transformatorenöl und ihrer Auswirkungen

Transformatorenöl altert mit der Zeit auf natürliche Weise durch Reaktionen mit der Umgebung und interne elektrische Belastungen. Diese Alterung erfolgt hauptsächlich durch Oxidation und thermische Zersetzung, wobei in beiden Fällen unerwünschte Nebenprodukte entstehen.

Mit zunehmendem Alter des Öls steigt dessen Säuregehalt, und es bilden sich Ablagerungen und polare Verbindungen, die die Durchschlagsfestigkeit und die Gesamtzuverlässigkeit des Transformators beeinträchtigen. Verunreinigungen können zudem in die Isolierung eindringen, deren Alterung beschleunigen und Instandsetzungsmaßnahmen erschweren. Unbehandeltes, gealtertes Öl kann eine Kaskade von Betriebsstörungen auslösen.

1. Erhöhte dielektrische Verluste

Mit zunehmendem Alter und durch Verunreinigungen wird Transformatoröl leitfähiger. Dies führt zu dielektrischen Verlusten – Leckströmen, die Energie in Form von Wärme abgeben. Diese Ineffizienzen verursachen höhere Energiekosten und eine geringere Systemleistung.

2. Verringerte Durchschlagsfestigkeit

Eine Schlüsseleigenschaft von Transformatorenöl ist seine Fähigkeit, zwischen unter Spannung stehenden Bauteilen zu isolieren. Mit zunehmender Alterung des Öls nimmt seine Durchschlagsfestigkeit aufgrund von Feuchtigkeit, Säuren und anderen polaren Verunreinigungen ab. Dies erhöht das Risiko von elektrischen Entladungen oder Lichtbögen, die interne Bauteile beschädigen können.

3. Feuchtigkeitseintritt und -speicherung

Gealtertes Öl weist eine geringere Wasserabweisung auf, was zu Feuchtigkeitsansammlungen im Inneren führen kann. Feuchtigkeit wirkt als Leiter, verringert die Isolationsfestigkeit und erhöht die Ausfallwahrscheinlichkeit. Sie kann außerdem innere Korrosion begünstigen und die Auswirkungen von Oxidation verstärken.

4. Schlechte Wärmeübertragung

Bei der Ölalterung entstehender Schlamm lagert sich häufig an internen Bauteilen ab und behindert die Wärmeabfuhr, was zu einer Überhitzung des Transformators führt. Chronische Überhitzung kann eine ungleichmäßige Ausdehnung der Bauteile, einen beschleunigten Ölabbau und eine Reduzierung der Transformatorleistung zur Folge haben.

Diese Probleme hängen oft miteinander zusammen. Beispielsweise kann durch Schlamm verursachte Überhitzung die Oxidation verstärken, was wiederum zu vermehrter Säure- und Feuchtigkeitsbildung führt. Daher ist es unerlässlich, die Ölzersetzung in ihren frühen Stadien anzugehen, um langfristige Schäden zu verhindern.

Was ist Transformatorenölrückgewinnung?

Die Aufbereitung von Transformatorenöl ist ein Sanierungsverfahren zur Erneuerung von gebrauchtem Transformatorenöl durch Entfernung von Feuchtigkeit, Säuren, Schlamm und anderen Nebenprodukten. Im Gegensatz zum vollständigen Ölwechsel, der kostspielig und umweltschädlich sein kann, ist die Aufbereitung nachhaltiger und wirtschaftlicher. Sie kann in der Regel vor Ort mit mobilen Ölreinigungsanlagen oder -geräten durchgeführt werden und ist in vielen Fällen sogar bei laufendem Transformator möglich – wodurch Betriebsunterbrechungen minimiert werden.

Das Hauptziel der Ölaufbereitung ist die Wiederherstellung der ursprünglichen dielektrischen und thermischen Eigenschaften des Öls, damit es wieder effektiv als Isolator und Kühlmittel fungieren kann. Durch die Aufbereitung anstatt des Austauschs von Öl reduzieren Unternehmen nicht nur ihren ökologischen Fußabdruck, sondern verlängern auch die Lebensdauer des Transformators ohne nennenswerte Infrastrukturkosten.

Wichtige Phasen des Ölrückgewinnungsprozesses

Eine effektive Rückgewinnung von Transformatorenöl umfasst drei Hauptphasen: Ölprüfung, Ölanalyse und den eigentlichen Rückgewinnungsprozess.

1. Ölprüfung

Vor Beginn der Sanierung ist es unerlässlich, den Zustand des Öls anhand standardisierter Tests zu beurteilen. Diese Untersuchungen geben Aufschluss über den Grad der Verunreinigung und bestimmen das weitere Vorgehen bei der Behandlung. Empfohlene Tests umfassen:

· Leistungsfaktor: Misst dielektrische Verluste im Öl; hohe Werte deuten auf Verunreinigungen oder Zersetzung hin.

· Säurezahl: Gibt die Konzentration saurer Verbindungen aufgrund von Oxidation an.

· GrenzflächenspannungNiedrigere Werte deuten auf ein vermehrtes Vorhandensein von Oxidationsprodukten oder Verunreinigungen hin.

· Durchschlagspannung: Bewertet die Fähigkeit des Öls, elektrischer Belastung ohne Ausfall standzuhalten.

· FarbtestEin höherer Farbindex deutet typischerweise auf Verunreinigungen oder Alterung hin.

Diese Diagnoseverfahren sind üblicherweise Bestandteil der Prüfprotokolle für Leistungstransformatoröl, um Betriebssicherheit und Effizienz zu gewährleisten.

2. Ölanalyse

Nach der Prüfung müssen die Ergebnisse im Gesamtzusammenhang interpretiert werden, um den Zustand des Öls genau zu bestimmen. Ein einzelner Test liefert kein vollständiges Bild; vielmehr ist eine ganzheitliche Bewertung unerlässlich.

Gemäß IEEE Std C57.637-2015 werden Öle in zwei Gruppen eingeteilt:

· Gruppe I: Öle, die zur Aufbereitung (mechanische Reinigung) geeignet sind.

· Gruppe IIÖle in schlechtem Zustand, die je nach wirtschaftlichen Faktoren entweder vollständig aufbereitet oder entsorgt werden müssen.

Diese Klassifizierung dient als Grundlage für die Instandhaltungsstrategie und hilft bei der Entscheidung, ob eine Sanierung eine praktikable Option darstellt.

3. Der Sanierungsprozess

Wenn die Aufbereitung die bevorzugte Methode ist, umfasst sie sowohl mechanische als auch chemische Behandlungsmethoden, um die Funktionalität des Öls wiederherzustellen. Wie in IEEE Std C57.637-2015 dargelegt, ist die Unterscheidung zwischen Aufbereitung und Aufbereitung von entscheidender Bedeutung:

· ÖlaufbereitungMechanische Entfernung von gelösten Gasen, Feuchtigkeit und Partikeln.

· ÖlrückgewinnungChemische und adsorptive Entfernung von sauren, polaren und schlammbildenden Substanzen.

Ein vollständiger Sanierungsprozess sollte folgende Komponenten umfassen:

A. Wärmebehandlung

Das Öl wird erhitzt, um die Feuchtigkeitswanderung aus den Isoliermaterialien in das Öl zu erleichtern. Dadurch löst sich auch Schlamm im Transformator, was die Entnahme bei der Aufbereitung vereinfacht. Die Aufbereitung von Transformatoren im Betrieb unterstützt diesen Prozess, indem die vorhandene Abwärme genutzt wird.

b. Vakuum-Entgasung und Dehydratisierung

Das erhitzte Öl wird durch eine Vakuumsäule geleitet, um gelöste Gase, Feuchtigkeit und flüchtige Säuren zu entfernen. Die Maximierung der Oberfläche in diesem Schritt verbessert die Effizienz. Der kontinuierliche Vakuumbetrieb stellt sicher, dass die aus der Papierisolierung entfernte Feuchtigkeit nicht wieder in den Transformator gelangt.

c. Fuller-Erde-Behandlung

Anschließend durchläuft das Öl eine Schicht aus Fuller-Erde – einem natürlich vorkommenden Ton, der für sein hohes Adsorptionsvermögen bekannt ist. Dadurch werden Säuren, Schlamm, Alkohole und Kohlenstoffpartikel effektiv entfernt. Dieser Schritt verbessert die Grenzflächenspannung und den Leistungsfaktor und reduziert gleichzeitig den Säuregehalt.

d. Inhibitor-Reinjektion

Viele Transformatoren arbeiten mit Oxidationsinhibitoren. Bei der Ölaufbereitung werden diese Inhibitoren aus dem Öl entfernt. Daher wird dem aufbereiteten Öl bei seiner Rückführung in den Transformator eine frische Dosis eines geeigneten Antioxidans zugesetzt, um die weitere Zersetzung zu verlangsamen.

e. Filtrationsstufen

Um zu verhindern, dass metallische oder Fremdpartikel in den Transformator gelangen, durchläuft das Öl mehrere Filterstufen. Die letzte Stufe umfasst häufig einen 0,5-Mikron-Filter, der verbleibende Partikel entfernt. Dies ist entscheidend, um Verunreinigungen zu vermeiden, die die Isolationsleistung beeinträchtigen oder mechanischen Verschleiß verursachen könnten.

Insbesondere die Rückgewinnung von Transformatoröl ist eine von mehreren vorbeugenden Instandhaltungsstrategien, die umfassendere Wartungsprogramme für elektrische Anlagen, wie z. B. die Überholung von Elektromotoren, ergänzen und so die Langlebigkeit eines gesamten Stromverteilungssystems gewährleisten können.

Abschluss

Die Aufrechterhaltung der Qualität von Transformatorenöl dient nicht nur der Konservierung des Öls selbst, sondern ist essenziell für den Schutz des gesamten Transformatorensystems. Verunreinigungen beeinträchtigen mit der Zeit die Zuverlässigkeit, Effizienz und Lebensdauer der Anlagen. Die Aufbereitung von Transformatorenöl bietet eine umfassende, kostengünstige und umweltfreundliche Lösung für diese Herausforderungen. Anlagenbetreiber können so teure Ausfälle vermeiden, die Lebensdauer ihrer Anlagen verlängern und eine unterbrechungsfreie Stromversorgung gewährleisten.