Zur Bestimmung des Zustandes von Transformatoren gibt es zahlreiche Methoden. Neben elektrischen Messungen gilt die Ölanalyse als eine der gängigsten und wichtigsten Methoden für die Zustandsbewertung und Überwachung an ölisolierten Transformatoren. Welche Möglichkeiten zur Analyse des Öls zur Verfügung stehen und worauf bei der Entnahme zu achten ist, wollen wir im ersten Teil unserer Serie zur Ölanalyse erläutern. In den weiteren Teilen werden dann die einzelnen Analysemethoden erklärt.

Das Isolationssystem des Transformators

In einem Transformator befinden sich zahlreiche verschiedene Komponenten. Neben der Wicklung bildet das Isolationssystem das Herzstück eines Transformators. Das Isolationssystem eines ölisolierten Transformators lässt sich in Feststoffisolation (Papier, Holz/Pressboard) und Flüssigisolation (Öl) einteilen. Bei der Feststoffisolation handelt es sich, je nach Anwendungsbereich und Temperaturbelastung des Transformators, um spezielle Materialmischungen. Diese erhöhen die Isolierfähigkeit und Wärmebeständigkeit und verlängern so die Haltbarkeit.

Zudem hat die Feststoffisolation die Aufgabe, die mechanische Festigkeit der Wicklung zu gewährleisten. Für die Flüssigisolation können verschiedene Arten von Ölen eingesetzt werden. Es gibt mineralische Öl sowie synthetische und natürliche Esther und Silikonöle. 

In der nachfolgenden Tabelle sind die einzelnen Eigenschaften sowie Vor- und Nachteile beschrieben. 

Neben der Isolation ist eine weitere Aufgabe des Isolieröls, die Kühlung des Transformators in Form des Abtransports der Wärme zu gewährleisten. Die Analyse einer Ölprobe kann sehr gut mit einem Blutbild verglichen werden. Da das Öl mit nahezu allen Komponenten im Transformator in Kontakt steht, können zahlreiche Fehlerbilder und Alterungsmechanismen auch im Öl beobachtet beziehungsweise Indikatoren festgestellt werden.

Arten von Ölanalysen

Es gibt verschiedene Arten von Ölanalysen, welche sich auf unterschiedliche Eigenschaften fokussieren. 

• Standardisolieröluntersuchung
  • Farbzahl
  • Reinheit
  • Durchschlagsspannung
  • Wassergehalt
  • Neutralisationszahl
  • Grenzflächenspannung
  • Dielektrischer Verlustfaktor (tanδ)
• Gas-in-Öl-Analyse (Dissolved gas analysis: DGA)
• Furananalyse
• PCB-Bestimmung

In den nachfolgenden Newslettern wird detailliert auf die einzelnen Verfahren und ihre Anwendung eingegangen.

Worauf sollte bei der Ölprobenentnahme geachtet werden?

Wie und wie oft eine Ölprobenentnahme durchzuführen ist, wird detailliert in der DIN EN 60422 beschrieben. In dem folgenden Abschnitt werden die wichtigsten Punkte dargestellt.

Vorab sollte festgelegt werden, welche Untersuchungen geplant sind, da unterschiedliche Untersuchungen auch verschiedene Ölmengen oder Gefäße benötigen. Die ist auch von dem Labor, welches die Untersuchung im Anschluss durchführt, abhängig. Typische Größen sind hier eine 1 l Aluminium Flasche für die Standardisolieröluntersuchung. Für die DGA wir meist eine separate Flasche mit ca. 0,25 l Volumen genutzt. Bei der Furananalyse reichen meist die Reste aus den anderen Untersuchungen aus, sodass keine separate Flasche genutzt werden muss. Die Gefäße für alle Untersuchungen sollten bestmöglich gegen Sonnenlicht geschützt sein, da UV-Strahlung die Alterung beschleunigt und die Ergebnisse beeinflussen kann. Zudem muss auf eine transportsichere Verpackung geachtet werden, um Schäden beim Transport zu dem Labor zu vermeiden.

Für die Ölprobenentnahme ist es am wichtigsten, dass die entnommene Probe so wenig wie möglich bis gar nicht mir der Umgebungsluft in Kontakt kommt. Zum einen, damit flüchtige Gase nicht entweichen und zum anderen, damit keine Kontamination von außen stattfindet (Sauerstoff, Feuchtigkeit, etc.). Hierfür gibt es von verschiedenen Herstellern Ölprobenentnahme-Sets, welche die Entnahme vereinfachen und gleichzeitig eine Kontamination verhindern sollen. 

Die Grundidee besteht hier immer aus einem passenden Adapterstück für die jeweilige Art von Entnahmestelle, einer Verbindung zu den Flaschen sowie einem Überlaufgefäß. Je nach Transformator gibt es verschiedene Arten von Anschlussmöglichkeiten. Es können zum Beispiel einfache Kugelhähne zum direkten Anschluss oder DN40 Flansche mit Ventil eingebaut sein. Hier sollte vorab der korrekte Anschluss vorbereitet werden. Aufgrund der Arbeiten mit umwelt- und gesundheitsschädlichem Öl sollte der Arbeitsplatz abgesichert und geeignete persönliche Schutzausrüstung getragen werden.

Nachdem alle Komponenten angeschlossen sind, sollten zuerst alle Hähne am Entnahme-Set geöffnet werden, sodass die überschüssige Luft in den Schläuchen und Flaschen entweichen kann und nicht in den Transformator strömt. Bei Hermetiktransformatoren ist es zudem sinnvoll, eine Pumpe zu verwenden, um das Öl herauszupumpen und falls notwendig direkt wieder mit neuem Öl aufzufüllen. Zuletzt wird der Hahn oder das Ventil am Transformator geöffnet. Es sollte nun zuerst die Luft entweichen und anschließend Öl durch alle Flaschen bis in den Überlaufbehälter laufen. Bei der Probenentnahme ist darauf zu achten, dass das Öl mitunter noch sehr warm bis heiß sein kann. Die Temperatur der Ölprobe sollte mindestens der angezeigten Öltemperatur entsprechen, um sicherzugehen, dass auch wirklich Öl entnommen wird, das mit dem Aktivteil in Kontakt stand. Nachdem ca. 1 l im Überlauf ist, können alle Hähne und Ventile geschlossen werden. Die Flaschen der Ölproben sind umgehend mit geeigneten Deckel zu verschließen. Für eine korrekte Interpretation und Bewertung der Analyseergebnisse sollten, Öl- und Lufttemperatur sowie die Luftfeuchtigkeit und der Luftdruck (nur DGA) notiert werden. 

Nach dem Abbau des Equipments sind die Ölproben schnellstmöglich in das Labor zu schicken, um eine weitere Alterung und Verflüchtigung von Gasen zu vermeiden.

Die Details zur Laboranalyse erwarten Sie im nächsten Teil dieser Reihe. Melden Sie sich zu unserem Newsletter an, damit Sie den Beitrag nicht verpassen!