Im Bereich der Leistungstransformatoren ist die Wahl des Transformatoröls von größter Bedeutung, da es maßgeblich zum effizienten und zuverlässigen Betrieb dieser wichtigen elektrischen Geräte beiträgt. Transformatoröl erfüllt mehrere Funktionen, beispielsweise die elektrische Isolierung, die Wärmeübertragung zur Kühlung und die Löschung von Lichtbögen im Fehlerfall. Unter den verschiedenen verfügbaren Öltypen sind Mineralöl und synthetisches Esteröl zwei häufig verwendete Typen.

Mineralöl

1. Zusammensetzung und Quelle

Mineralöl wird durch eine Reihe von Raffinationsprozessen aus Rohöl gewonnen. Es besteht hauptsächlich aus Kohlenwasserstoffen, langkettigen Molekülen aus Wasserstoff- und Kohlenstoffatomen. Der Raffinationsprozess umfasst Destillation, Lösungsmittelextraktion und Hydrotreating, um Verunreinigungen und unerwünschte Bestandteile zu entfernen. Das Ergebnis ist ein hochwertiges Isolieröl.

2. Hauptmerkmale

·Elektrische IsolierungMineralöl bietet hervorragende elektrische Isoliereigenschaften. Es verfügt über eine hohe Durchschlagfestigkeit, typischerweise im Bereich von 60–70 kV/mm. Diese Eigenschaft ermöglicht eine effektive Trennung der elektrischen Leiter im Transformator und verhindert so Lichtbögen und Kurzschlüsse.

·Wärmeleitfähigkeit: Es weist außerdem eine gute Wärmeleitfähigkeit auf, wodurch die im Transformator erzeugte Wärme effizient an das Kühlsystem übertragen werden kann. Während das Öl durch den Transformator zirkuliert, nimmt es Wärme von den Hotspots wie den Wicklungen und dem Kern auf und leitet sie über die Kühler oder Kühlrippen ab.

·ViskositätMineralöl hat bei normalen Betriebstemperaturen eine angemessene Viskosität. Diese Viskosität ermöglicht eine reibungslose Zirkulation des Öls im Transformator und sorgt für eine effektive Kühlung. Die Viskosität kann jedoch durch Temperaturschwankungen beeinflusst werden. Bei niedrigeren Temperaturen steigt die Viskosität, was den Ölfluss beeinträchtigen kann. Bei höheren Temperaturen hingegen sinkt die Viskosität, was die filmbildende Wirkung zur Isolierung beeinträchtigen kann.

3. Vorteile

·Kosten – WirksamkeitMineralöl ist im Vergleich zu anderen Transformatorölen relativ günstig. Seine breite Verfügbarkeit und bewährte Raffinationsverfahren tragen zu seiner Kostenwettbewerbsfähigkeit bei und machen es zu einer beliebten Wahl für viele Transformatoranwendungen, insbesondere in großen Stromnetzanlagen, bei denen die Kosten ein wesentlicher Faktor sind.

·Kompatibilität: Es ist mit den meisten Transformatormaterialien gut kompatibel, einschließlich der in den Wicklungen verwendeten Isoliermaterialien und der Metallkomponenten des Transformatorkessels. Diese Kompatibilität verringert das Risiko chemischer Reaktionen, die die Leistung des Transformators mit der Zeit beeinträchtigen könnten.

4. Nachteile

·UmweltauswirkungenMineralöl ist nicht biologisch abbaubar. Im Falle eines Austritts kann es Boden und Wasser verunreinigen und Umweltschäden verursachen. Diese Umweltbedenken haben in einigen Bereichen zu verstärkten Kontrollen und Vorschriften hinsichtlich der Verwendung und Entsorgung mineralölgefüllter Transformatoren geführt.

·BrandgefahrMineralöl hat eine relativ geringe Feuerbeständigkeit. Moderne Transformatoren sind zwar mit Sicherheitsvorrichtungen zur Brandminderung ausgestattet, doch im Falle eines schweren internen Fehlers kann sich das Mineralöl entzünden und möglicherweise einen Großbrand verursachen.

5. Bewerbungen

Mineralöl wird häufig in Verteiltransformatoren eingesetzt, die in Wohn- und Gewerbegebieten häufig eingesetzt werden, um Hochspannungsstrom für den Endverbraucher herunterzutransformieren. Es wird auch in vielen Leistungstransformatoren im Übertragungsnetz verwendet, wo es sich aufgrund seiner Kosteneffizienz und Zuverlässigkeit für die Stromübertragung im großen Maßstab eignet.

Synthetisches Esteröl

1. Zusammensetzung und Quelle

Synthetisches Esteröl wird chemisch synthetisiert und nicht aus natürlichen Quellen wie Erdöl gewonnen. Es entsteht typischerweise durch die Reaktion von Fettsäuren mit Alkoholen oder durch andere chemische Prozesse. Die resultierenden synthetischen Ester haben eine wohldefinierte Molekülstruktur, die auf spezifische Eigenschaften zugeschnitten werden kann.

2. Hauptmerkmale

·Hohe SpannungsfestigkeitSynthetisches Esteröl hat oft eine mit Mineralöl vergleichbare oder sogar höhere Durchschlagsfestigkeit und bietet eine hervorragende elektrische Isolierung. Daher eignet es sich für den Einsatz in Hochspannungstransformatoren, bei denen eine zuverlässige Isolierung entscheidend ist.

·Thermische Stabilität: Es verfügt über eine hervorragende thermische Stabilität, die einen Betrieb bei höheren Temperaturen ohne nennenswerte Leistungseinbußen ermöglicht. Diese Eigenschaft ist besonders vorteilhaft bei Transformatoren, die unter hoher Belastung oder in Umgebungen mit hohen Umgebungstemperaturen betrieben werden, da sie den erhöhten Temperaturen standhalten und ihre Leistung über einen längeren Zeitraum aufrechterhalten können.

·Biologische AbbaubarkeitEiner der größten Vorteile von synthetischem Esteröl ist seine hohe biologische Abbaubarkeit. Im Falle eines Lecks kann es auf natürliche Weise in der Umwelt abgebaut werden, wodurch das Risiko langfristiger Umweltschäden verringert wird.

3. Vorteile

·Verbesserter BrandschutzSynthetisches Esteröl weist im Vergleich zu Mineralöl eine deutlich höhere Feuerbeständigkeit auf. Es hat einen höheren Flammpunkt und eine höhere Selbstentzündungstemperatur, wodurch es im Falle eines elektrischen Fehlers weniger wahrscheinlich entzündet wird. Diese Eigenschaft macht es zur bevorzugten Wahl für Anlagen, bei denen der Brandschutz eine wichtige Rolle spielt, wie beispielsweise in Gebäuden mit hoher Belegung oder in der Nähe sensibler Infrastruktur.

·Längere Lebensdauer: Aufgrund seiner hervorragenden thermischen Stabilität und Oxidationsbeständigkeit hat synthetisches Esteröl im Allgemeinen eine längere Lebensdauer als Mineralöl. Dies kann zu geringeren Wartungskosten und weniger Transformatorölwechseln über die gesamte Lebensdauer des Transformators führen.

4. Nachteile

·Höhere Kosten: Die Herstellung von synthetischem Esteröl ist im Vergleich zu Mineralöl teurer. Die komplexen chemischen Syntheseprozesse und die Rohstoffkosten tragen zu seinem höheren Preis bei. Dieser Kostenfaktor kann seine breite Verwendung in einigen kostensensitiven Anwendungen einschränken.

·KompatibilitätsproblemeObwohl synthetisches Esteröl mit vielen Transformatormaterialien kompatibel ist, kann es bei bestimmten Dichtungstypen zu Kompatibilitätsproblemen kommen. Um die Kompatibilität sicherzustellen, sind bei der Konstruktion und Installation von Transformatoren mit synthetischem Esteröl sorgfältige Überlegungen und Tests erforderlich.

5. Bewerbungen

Synthetisches Esteröl wird zunehmend in Hochspannungstransformatoren in städtischen Gebieten eingesetzt, wo Brandschutz und Umweltschutz eine größere Rolle spielen. Es wird auch in Transformatoren in Industrieanlagen eingesetzt, wo die Betriebsbedingungen anspruchsvoll sind. Die längere Lebensdauer des Öls kann langfristig zu erheblichen Kosteneinsparungen führen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Mineralöl und synthetisches Esteröl zwei wichtige Arten von Transformatorölen sind, die jeweils über eigene Eigenschaften, Vor- und Nachteile verfügen. Die Wahl zwischen den beiden hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die spezifischen Anforderungen der Transformatoranwendung, Kostenüberlegungen, Umweltaspekte und Brandschutzanforderungen.