Transformatordurchführungen sind wichtige Isolationskomponenten in Stromversorgungssystemen. Sie dienen in erster Linie dazu, die Hoch-{0}}- und Nieder--Spannungsleitungen sicher vom Inneren des Transformators zur Außenseite des Tanks zu führen und gleichzeitig für Isolierung und mechanische Befestigung an der Erde zu sorgen. Sie tragen den Laststrom über längere Zeiträume und müssen unter ungewöhnlichen Bedingungen wie Kurzschlüssen plötzlichen hohen -Stromstößen standhalten und erfordern daher eine hohe Zuverlässigkeit.
Zu den grundlegenden Eigenschaften von Transformatordurchführungen gehören:
Hohe elektrische Isolationsfestigkeit: Durchführungen müssen der Nennspannung des Systems und Überspannungsstößen standhalten, um Überschläge oder Ausfälle zu verhindern. Für unterschiedliche Spannungsebenen kommen unterschiedliche Isolationsaufbauten zum Einsatz:
Bei 40 kV und darunter werden meist reine Porzellandurchführungen verwendet, wobei Elektroporzellan das primäre Isolationsmaterial ist. Bei 60 kV und höher werden üblicherweise ölgefüllte oder kapazitive Durchführungen verwendet, wobei Isolieröl oder das Spannungsteilungsprinzip von Kondensatoren zur Verbesserung der Isolationsleistung genutzt werden. Hochspannungssysteme mit 110 kV und mehr verwenden häufig kapazitive Durchführungen, deren Kern ein Kondensatorkern ist, der aus mehreren Schichten aus Aluminiumfolie und Isolierpapier besteht, die ineinander verschachtelt sind. Dadurch wird eine gleichmäßigere elektrische Feldverteilung durch Spannungsausgleich erreicht und die Spannungsfestigkeit deutlich verbessert.
Ausreichende mechanische Festigkeit: Durchführungen müssen die Leitungen sichern und mechanischen Belastungen wie äußerer Leiterspannung, Windlast und Erdbeben standhalten, insbesondere bei Hochstromanwendungen (z. B. über 800 A). Zur Reduzierung der Wirbelstromerwärmung sind außerdem magnetische Abschirmmaßnahmen erforderlich.
Gute thermische Stabilität: Bei Langzeitbetrieb und Kurzschlussfehlern sollten die Durchführungen der durch den kontinuierlichen Laststrom erzeugten Hitze und den hohen Temperaturen eines Kurzschlusses standhalten, ohne dass es zu thermischer Alterung oder strukturellen Schäden kommt.
Hervorragende Dichtungsleistung: Buchsen verbinden die Innen- und Außenseite des Transformators; Der Öltank muss abgedichtet sein, um ein Austreten von Isolieröl sowie das Eindringen von Luft und Feuchtigkeit zu verhindern und so eine Verschlechterung der Isolierleistung zu vermeiden. Moderne Buchsen sind meist vollständig abgedichtet und mit einem Ölausdehnungsgefäß ausgestattet, um Ölvolumenänderungen zu regulieren.
Kompakte Struktur und einfache Wartung: Ideale Durchführungen sollten klein, leicht und äußerst vielseitig sein und mit einer Enderdungsvorrichtung (für Tests und Betriebsüberwachung) ausgestattet sein. Die endgültige Erdungsvorrichtung muss zuverlässig geerdet sein, um schwebendes Potenzial zu verhindern, das zu einem Isolationsausfall führen könnte.
Material- und Strukturvielfalt: Je nach Anwendungsszenario können Buchsen aus verschiedenen Materialien wie Keramik, mit Epoxidharz-imprägnierten Glasfasern, Teflon und Silikonkautschuk hergestellt werden.
