Das Funktionsprinzip von Transformatordurchführungen basiert auf einer kapazitiven Spannungsteilung und einem mehrschichtigen Isolationsaufbau. Sein Kernstück ist die gleichmäßige Verteilung des elektrischen Feldes innerhalb des internen Kondensatorkerns, die eine Teilentladung und einen Isolationsdurchschlag verhindert und so die Hoch- und Niederspannungsleitungen sicher vom Transformator zur Außenseite des Tanks führt. Es führt nicht nur Strom und leitet während des Betriebs kontinuierlich Laststrom weiter, sondern muss auch augenblicklich hohen Strömen und hohen Temperaturen unter extremen Bedingungen wie Kurzschlüssen standhalten.
Detaillierte Erläuterung des Funktionsprinzips
Kapazitiver Spannungsteilungsmechanismus
Kapazitive Durchführungen (häufig in Hochspannungssystemen mit 66 kV und mehr verwendet) bestehen aus mehreren Schichten aus Metallfolie (Aluminiumfolie) und Isolierpapier, die abwechselnd zu einem „Kondensatorkern“ gewickelt sind und eine Reihe in Reihe geschalteter Kondensatorabschirmungen bilden. Diese Struktur nutzt das Prinzip der kapazitiven Spannungsteilung, um die Spannungsverteilung entlang der Länge der Durchführung gleichmäßiger zu gestalten und so Isolationsfehler aufgrund der Konzentration des elektrischen Feldes zu vermeiden.
Synergistischer Effekt von Hauptisolierung und Außenisolierung
Hauptisolierung: Eine zylindrische Struktur aus ölimprägniertem Kabelpapier und Kondensatorabschirmungen, die für eine primäre elektrische Isolierung sorgt.
Externe Isolierung: In der Regel aus Porzellan oder Verbundwerkstoffen gefertigt, hält sie den Kriechstreckenanforderungen unter äußeren Umgebungsbedingungen (wie Regen, Schnee und Schmutz) stand, um die Isolationsstärke zur Erde sicherzustellen.
Dichtungs- und Wärmestabilitätsdesign
Die Durchführung ist eine vollständig abgedichtete Struktur, die mit Isolieröl gefüllt ist. Ein Ölausdehnungsgefäß gleicht die durch Temperaturänderungen verursachte Volumenausdehnung aus und ein Ölmesser überwacht den Ölstand. Die Struktur ist federbelastet, um die durch thermische Ausdehnung und Kontraktion verursachte Verformung auszugleichen und so eine langfristige Dichtungsleistung sicherzustellen.
Ausgleichs- und Erdungsschutz
Am hinteren Ende befindet sich eine Ausgleichskugel, um die Verteilung des elektrischen Feldes zu verbessern und den Isolationsabstand zwischen dem hinteren Ende und der Erdungskomponente zu verringern. Die kleine Buchse am Ende dient zur Messung des dielektrischen Verlusts oder der Teilentladung während der Prüfung und muss während des Betriebs zuverlässig geerdet werden.
