Die universelle Atmungspufferbox G3B

Die Alterung des Isolationssystems eines Transformators wird durch den im Öl gelösten Sauerstoff beschleunigt. Der dabei verbrauchte Sauerstoff wird bei Transformatoren der offenen Bauart aus der Atmosphäre nachgeliefert. Der Langzeiteffekt führt zu nachteiligen Auswirkungen.

Als Lösung ist deshalb die Atmungspuffer-Box (G3B) anzusehen, die in die Atmungsleitung des Transformators vor der Trocknungsvorlage eingefügt wird. Damit wird eine Hermetisierung des Transformators erzielt.

Lebensdauerverlängerung von Transformatoren offener Bauart

(Nach-)Hermetisierung mit Hilfe der Atmungspuffer-Box G3B

Sauerstoff im Öl führt zur vorzeitigen Alterung des Isolationssystems und gilt heute als eine der wichtigsten Ursachen für verkürzte Transformatorenlebenszeiten. Transformatoren mit Luftabschluss zeigen daher eine längere Erhaltung der Festisolation wie auch der Ölqualität und können somit in der Praxis länger genutzt werden als Transformatoren der offenen Bauart. Der Bedarf sowohl zur Hermetisierung von Neubautransformatoren wie auch zur Nachhermetisierung bestehender offener Transformatoren wird daher weiter zunehmen.

Nachteile eines Hydrokompensators

Neubautransformatoren mit Ausdehnungsgefäß sind mit einem Hydrokompensator ausgestattet, der im Betriebseinsatz allerdings häufig folgende Nachteile besitzt:

  1. Hohe Anschaffungskosten
  2. Wartungsintensität: Die Membran altert schneller als der Transformator, einzelne Betreiber rechnen mit mindestens dreimaligem Ersatz während der geplanten Transformatorenlebenszeit
  3. Austauschkosten übersteigen deutlich die Anschaffungskosten
  4. Fehlender Feuchtetransport nach außen
  5. Entgastes Öl schwächt die Gassammelfunktion des Buchholzrelais
  6. In der Praxis häufig problematische Überwachung der Hermetisierung

Vorteile der Atmungspufferbox G3B

Als Alternative bietet die Atmungspuffer-Box (G3B) folgende Vorteile:

  1. Kostengünstige und signifikante Lebensdauerverlängerung von Transformatoren
  2. Nachgewiesene Verzögerung des Alterungsprozesses der Feststoffisolation des Transformators
  3. Kein Eingriff in das Ölsystem des Transformators während der Installation
  4. Überwachungsfunktion des Buchholzrelais bleibt erhalten
  5. Leichte Zugänglichkeit in Bodennähe (daher auch besonders für Kleintransformatoren in sonst schwer zugänglichen Bereichen geeignet)
  6. Nach Ersatz des Transformators anschließende Weiterverwendung der G3B-Anlage für andere Transformatoren möglich

Aufbau und Funktionsweise der G3B-Anlage

Die G3B-Anlage besteht aus einer zylindrischen Box, die direkt vor der Trocknungsvorlage in die Atmungsleitung des Transformators eingebunden wird. Optional kann zusätzlich eine Stickstoff Druckgasflasche eingebunden werden. Die Box selbst besitzt einen bodenlosen Innenzylinder und ist teilweise mit Öl gefüllt. Das Öl dient als Arbeitsmedium für Druckänderungen wie auch als Diffusionssperre. Das Öl selbst wird durch selbstschwimmende Spezialaluminiumscheiben von der Umgebungsluft isoliert, wodurch eine Trennung zwischen sauerstoffreduzierter Luft im Gasraum des Ausdehners (grau) sowie der trockenen Außenluft (weiß) stattfindet.

Die G3B besitzt zwei natürliche Endlagen der Ölspiegeldifferenzen, wodurch Temperaturunterschiede von bis zu 30°C im Kesselöl kompensiert werden.

Wird der Atmosphärendruck im Ausdehner um 40 mbar überschritten (maximaler Ölstand im Innenzylinder), wird Gas in die Atmosphäre abgegeben. Bei Unterschreitung des Atmosphärendrucks um 20 mbar (minimaler Ölstand im Innenzylinder) wird entweder trockene Außenluft zugeführt (natürliche Nachhermetisierung) oder Stickstoff aus der Druckgasflasche (N2-gestützte Nachhermetisierung).

Für die (Nach-)Hermetisierung mit G3B-Anlagen bestehen zwei Möglichkeiten:

Natürlich (G3B): Mit der beginnenden Alterung im Aktivteil wird der dabei verbrauchte Sauerstoff fortlaufend durch Luft ersetzt. Der Endzustand ist ein stark sauerstoffreduziertes Öl.

N2-gestützt (G3B/N2): Der verbrauchte Sauerstoff wird durch Stickstoff ersetzt. Zusätzlich erfolgt die N2-Dosierung bei Abkühlung und Rücksättigung. Damit können Transformatoren umfassender und effektiver nachhermetisiert werden. Der Endzustand ist sauerstoffreduziertes Öl, wird so jedoch deutlich schneller erreicht.

Die G3B-Diffusionssperre verhindert dabei im Arbeitsbereich nicht nur das Eindringen von Luft sondern auch das Verlassen von geringöllöslichen Fehlergasen (H2, CO). Letzteres erhöht die Zuverlässigkeit der Zustandsdiagnostik.

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