Aufrufe: 0 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 30.10.2026 Herkunft: Website
Verteiltransformatoren sind wesentliche Komponenten von Mittelspannungsnetzen und verbinden Verteilereinspeiser mit den Spannungsebenen, die von Industrieanlagen, Gewerbegebäuden und lokalen Verbrauchern benötigt werden.
Allerdings können an Freileitungen angeschlossene Transformatoren transienten Überspannungen ausgesetzt sein, die durch Blitzeinschläge und Schaltvorgänge verursacht werden. Diese Ereignisse können zu Spannungsbelastungen führen, die die Isolationsfestigkeit des Geräts übersteigen.
Metalloxid-Überspannungsableiter tragen dazu bei, diese transienten Überspannungen zu begrenzen und die elektrische Belastung der Transformatorisolierung zu verringern.
Die Auswahl des richtigen Ableiters erfordert mehr als nur die Anpassung seiner Nennspannung an die Primärspannung des Transformators. Ingenieure müssen außerdem die Systemerdung, die Dauerbetriebsspannung, die Fähigkeit zur vorübergehenden Überspannung, die Restspannung, die Isolationskoordination und die Installationsanordnung berücksichtigen.
In diesem Leitfaden werden die Schlüsselfaktoren erläutert, die bei der Auswahl von Überspannungsableitern für den Schutz von Verteilungstransformatoren eine Rolle spielen. Darüber hinaus werden die technischen Informationen erläutert, die Käufer prüfen sollten, bevor sie ein Angebot anfordern.
Ein Verteiltransformator kann blitzbedingten Überspannungen ausgesetzt sein, die entlang einer Freileitung wandern, selbst wenn der Blitz nicht direkt in den Transformator einschlägt.
Diese schnell ansteigenden Spannungsspitzen können über die Primäranschlüsse eindringen und die Isolierung der Transformatorwicklung zusätzlich elektrisch belasten.
Auch Schaltvorgänge an anderer Stelle im Stromnetz können zu transienten Überspannungen führen, die bei der Isolationskoordination der Anlage berücksichtigt werden müssen.
Ein Metalloxid-Überspannungsableiter funktioniert durch die nichtlinearen Spannungs-Strom-Kennlinien seiner Metalloxid-Varistorelemente. Unter normalen Systembedingungen bleibt der Ableiter in einem hochohmigen Zustand. Wenn eine entsprechende transiente Überspannung auftritt, leitet es einen Stoßstrom und hilft, die resultierende Spannung zu begrenzen.
Der Ableiter eliminiert nicht jeden Spannungsstoß und garantiert auch nicht, dass ein Transformator niemals einen Isolationsschaden erleiden kann.
Sein Zweck besteht vielmehr darin, ein geeignetes Schutzniveau bereitzustellen, das mit der Isolationsfestigkeit des Transformators und den elektrischen Eigenschaften des Netzwerks zusammenarbeitet.
Aus diesem Grund ist die Auswahl des Überspannungsableiters ein wichtiger Teil der Transformatorschutzkonstruktion und nicht nur eine Entscheidung beim Kauf von Zubehör.
Wenn Käufer Überspannungsableiter zum Schutz von Transformatoren wünschen, liefern diese häufig nur die Primärspannung des Transformators.
Zum Beispiel:
„Ich benötige Überspannungsableiter für einen 11-kV-Transformator.“
Dies identifiziert die allgemeine Anwendung, beschreibt jedoch nicht vollständig die Spannungsbelastung, der der Ableiter ausgesetzt ist.
Der erste Schritt besteht darin, die nominale und höchste Systemspannung zu bestätigen. Als nächstes geht es darum, die neutrale Erdungsanordnung zu verstehen.
In einem effektiv geerdeten System hängt die Phase-Erde-Spannung unter normalen ausgeglichenen Bedingungen von der Phase-Phase-Spannung dividiert durch die Quadratwurzel aus drei ab.
Allerdings können isolierte Neutralleiter-, Resonanzerdungs- oder andere Erdungsanordnungen bei Erdfehlern zu unterschiedlichen vorübergehenden Überspannungsbedingungen führen.
Diese Bedingungen beeinflussen die erforderliche Dauerbetriebsspannung und die vorübergehende Überspannungsfestigkeit des Überspannungsableiters.
Daher erfordern zwei Transformatoren, die an Netze mit derselben Nennspannung angeschlossen sind, möglicherweise unterschiedliche Ableiterwerte, wenn ihre Erdungsanordnungen oder Fehlerbeseitigungsbedingungen unterschiedlich sind.
Ein 11-kV-Transformator benötigt nicht automatisch einen Ableiter mit einem Ur von 11 kV.
Das gleiche Prinzip gilt für 22-kV-, 33-kV- und andere Mittelspannungsverteilungssysteme.
In den Datenblättern von Überspannungsableitern sind in der Regel die Nennspannung (Ur) und die Dauerbetriebsspannung (Uc) angegeben.
Diese Parameter müssen gemeinsam ausgewertet werden, sind aber nicht austauschbar.
Uc , in vielen ANSI/IEEE-Anwendungen auch als maximale Dauerbetriebsspannung oder MCOV bekannt, beschreibt die kontinuierliche Netzfrequenzspannung, der der Ableiter unter seinen spezifizierten Betriebsbedingungen standhalten kann.
Ur ist die Bemessungsspannung, die den angegebenen Betriebseigenschaften des Ableiters entspricht.
Temporäre Überspannung (TOV) bezieht sich auf eine Netzfrequenz-Überspannung, die für einen begrenzten Zeitraum bei anormalen Netzwerkbedingungen, einschließlich bestimmter Erdfehler, auftreten kann.
Die Auswahl eines Ableiters mit unzureichender Uc- oder TOV-Fähigkeit kann zu übermäßiger elektrischer und thermischer Belastung führen.
Andererseits kann eine unnötige Erhöhung der Ableiternennleistung zu einer höheren Restspannung für eine bestimmte Produktfamilie führen und möglicherweise die für den Transformator verfügbare Schutzmarge verringern.
Dadurch entsteht ein wichtiges technisches Gleichgewicht:
Der Ableiter muss den normalen und vorübergehenden Spannungsbedingungen des Stromnetzes standhalten und gleichzeitig einen ausreichend niedrigen Schutzpegel für den Transformator bieten.
Die geeignete Kombination sollte anhand der Anlagenbedingungen und der technischen Daten des Herstellers ermittelt werden.
Eine ausführlichere Erklärung finden Sie in unserem entsprechenden Leitfaden „ Nennspannung des Überspannungsableiters (Ur) vs. MCOV (Uc): Was ist der Unterschied?“
Die Restspannung ist einer der wichtigsten Parameter beim Überspannungsschutz von Transformatoren.
Wenn ein Stoßstrom durch einen Metalloxid-Ableiter fließt, bleibt an seinen Anschlüssen eine Spannung bestehen. Dies wird als Restspannung bezeichnet.
Die Restspannung variiert je nach Ausführung des Ableiters sowie der Größe und Wellenform des Stoßstroms.
Das grundlegende Ziel der Isolationskoordination besteht darin, sicherzustellen, dass die den Transformator erreichende Überspannung angemessen unter der relevanten Isolationsfestigkeitsgrenze bleibt.
Für den Blitzüberspannungsschutz bewerten Ingenieure üblicherweise die Blitzstoßfestigkeit des Transformators, die in der ANSI/IEEE-Terminologie oft als Basisisolationspegel (BIL) bezeichnet wird.
Der Schutzpegel des Ableiters muss anhand der Isolationsfestigkeitsanforderungen des Transformators bewertet werden, einschließlich einer angemessenen Schutzmarge.
Betrachten Sie zwei Ableiter, die für dasselbe Nennverteilungssystem ausgelegt sind.
Beide verfügen möglicherweise über geeignete Dauerbetriebsspannungen, ihre Restspannungseigenschaften können jedoch unterschiedlich sein.
Der Ableiter mit dem geeigneteren Schutzniveau kann eine bessere Isolationskoordination für den jeweiligen Transformator bieten, sofern er auch die Spannungs- und Energieanforderungen des Netzes erfüllt.
Aus diesem Grund reicht es nicht aus, einen Ableiter nur auf der Grundlage von Ur, Uc oder dem Nennableitstrom zu wählen.
Ein geeigneter Überspannungsableiter muss sowohl den elektrischen Bedingungen des Netzes standhalten als auch einen wirksamen Schutz für die Transformatorisolierung bieten.
Selbst ein richtig ausgewählter Überspannungsableiter bietet möglicherweise nicht den erwarteten Schutz, wenn seine Installationsanordnung schlecht konzipiert ist.
Dies ist ein häufig übersehenes Problem.
Bei einem schnell ansteigenden Spannungsstoß erzeugt die Induktivität der Anschlussleiter einen zusätzlichen Spannungsanteil. Diese Spannung kann die Belastung an den Transformatoranschlüssen erhöhen.
Die wirksame Schutzspannung am Transformator kann daher höher sein als die im Datenblatt des Ableiters angegebene Restspannung.
Für den Transformatorschutz sollte der Ableiter im Allgemeinen so nah wie möglich an der zu schützenden Ausrüstung installiert werden und über entsprechend ausgelegte Phasen- und Erdanschlüsse verfügen.
Der entsprechende Verbindungsweg sollte kurz und direkt gehalten werden, wobei die elektrischen Abstands-, Erdungs- und mechanischen Anforderungen des Energieversorgers einzuhalten sind.
Dies gilt sowohl für mastmontierte Verteilungstransformatoren als auch für Transformatoren, die in Umspannwerken oder anderen Verteilungsanlagen installiert sind.
Ein zu weit vom geschützten Gerät entfernt installierter Überspannungsableiter bietet möglicherweise einen anderen Schutz als ein Überspannungsableiter, der direkt neben den Transformatorklemmen installiert ist.
Aus diesem Grund sollten Käufer nicht nur die Spezifikation des Ableiters berücksichtigen, sondern auch die vorgesehene Montageposition und Anschlussanordnung.
Viele Käufer vergleichen Überspannungsableiter hauptsächlich anhand ihrer Nennableitströme.
Typische Produktbeschreibungen umfassen möglicherweise 5-kA- oder 10-kA-Metalloxid-Überspannungsableiter.
Allerdings bedeutet ein höherer Nennableitstromwert nicht automatisch, dass das Produkt für jeden Verteiltransformator besser geeignet ist.
Der Nennentladestrom ist mit einer definierten Stoßstromprüfung verbunden. Sie darf nicht mit der Gesamtenergie oder Ladungsaufnahmefähigkeit des Ableiters unter allen Betriebsbedingungen verwechselt werden.
Eine technisch angemessene Auswahl erfordert möglicherweise auch die Berücksichtigung der Ladungsübertragungsfähigkeit, der Energieleistung, der Kurzschlussleistung und der erwarteten Eigenschaften des Netzwerks.
Bei einem Transformator, der an eine Freileitung angeschlossen ist, sollten bei der Auswahl die entsprechende Überspannungsbelastung und die Spezifikationen des Versorgungsnetzes berücksichtigt werden.
Für einen in einem Umspannwerk installierten Transformator kann das Projekt unterschiedliche Anforderungen an Schutz, Isolierung und Geräteklassifizierung stellen.
Anstatt nur zu fragen, ob 5 kA oder 10 kA besser sind, sollten Käufer bestätigen, ob die gesamte Ableiterkonfiguration den Projektspezifikationen entspricht.
Verteilungstransformatoren werden häufig im Freien installiert, wo Umgebungsbedingungen die Leistung und Serviceanforderungen der angeschlossenen Überspannungsableiter beeinträchtigen können.
Staub, Industrieverschmutzung, Salzablagerungen an der Küste, Feuchtigkeit und Temperaturschwankungen können die Leistung der Außendämmung beeinflussen.
Metalloxid-Überspannungsableiter mit Polymergehäuse werden häufig in Verteilungsnetzen im Freien eingesetzt, da ihre Gehäusestrukturen so gestaltet werden können, dass sie eine geeignete äußere Isolierung und Kriechstrecke bieten.
Allerdings hängt die richtige Gehäusekonfiguration immer noch von der tatsächlichen Projektumgebung ab.
Beispielsweise kann ein Transformator, der in Küstennähe installiert ist, andere Überlegungen zur externen Isolierung erfordern als ein Transformator, der in einer relativ sauberen Binnenregion betrieben wird.
Gegebenenfalls sollten auch die Installationshöhe, die Umgebungstemperatur, die Montageanordnung und die mechanischen Anforderungen überprüft werden.
Das äußere Erscheinungsbild eines Produkts allein kann nicht darüber entscheiden, ob es für die elektrischen und Umgebungsbedingungen eines bestimmten Projekts geeignet ist.
Bei Transformatorschutzprojekten sollte die Katalogbeschreibung eines Produkts nicht die einzige Grundlage für die Genehmigung sein.
Käufer sollten das technische Datenblatt des Herstellers, die entsprechende Prüfdokumentation und die Maßzeichnungen prüfen.
IEC 60099-4 deckt lückenlose Metalloxid-Überspannungsableiter für Wechselstromsysteme über 1 kV ab, während IEC 60099-5 Hinweise zu deren Auswahl und Anwendung bietet.
Die Dokumentation der Typprüfung und die Dokumentation der Stückprüfung dienen unterschiedlichen Zwecken.
Ein Typprüfbericht unterstützt die Überprüfung des relevanten Produktdesigns oder der getesteten Konfiguration. Die Stückprüfung betrifft das hergestellte Produkt gemäß den geltenden Prüfanforderungen.
Bei internationalen Ausschreibungen von Energieversorgern und EPC-Projekten sollten die vom Hersteller bereitgestellten Testdokumente auf das tatsächlich angebotene Modell und die technische Konfiguration abgestimmt sein.
Es sollte nicht automatisch davon ausgegangen werden, dass ein Bericht für ein Überspannungsableitermodell alle Nennspannungen oder Gehäusestrukturen in der Produktpalette eines Herstellers abdeckt.
DGG Power bietet Mittel- und Hochspannungsübertragungs- und -verteilungsausrüstung, einschließlich Metalloxid-Überspannungsableiter mit Polymergehäuse für den Schutz von Transformatoren und Verteilungsnetzen.
Unser Produktsortiment an Überspannungsableitern umfasst verschiedene Nennspannungen und Strukturkonfigurationen für Freileitungen, Verteiltransformatoren, Umspannwerke und industrielle Stromversorgungssysteme.
Abhängig von den Projektanforderungen kann DGG Power geeignete elektrische Nennwerte, Isolationsstrukturen, Installationsabmessungen und Anforderungen an technische Dokumente besprechen.
Für ausgewählte DGG-Überspannungsableitermodelle liegt eine Typprüfdokumentation vor. Die Verfügbarkeit und Anwendbarkeit eines bestimmten Berichts sollte anhand des tatsächlich angegebenen Produktmodells bestätigt werden.
Bei Versorgungs-, EPC- und Verteilungsprojekten kann der Auswahlprozess mit den Transformatordaten und der technischen Spezifikation beginnen und nicht mit einem festen Katalogmodell.
Sie können unsere erkunden Produktpalette an Überspannungsableitern oder sehen Sie sich die an DGG-Überspannungsableiter aus Metalloxid mit Polymergehäuse.
Ein richtig ausgewählter und installierter Überspannungsableiter kann dazu beitragen, blitzbedingte transiente Überspannungen, die den Transformator erreichen, zu begrenzen und so die elektrische Belastung seiner Isolierung zu verringern. Die Schutzleistung hängt jedoch von der Isolationskoordination, der Installationsanordnung und den tatsächlichen Überspannungsbedingungen ab.
Beginnen Sie mit der Bestätigung der höchsten Systemspannung, der neutralen Erdungsanordnung und der TOV-Anforderungen. Bewerten Sie dann Uc, Ur, Restspannung und andere relevante Eigenschaften des Ableiters anhand des Transformatorisolationsgrads und der Projektspezifikation.
Nein. Der Nennentladestrom ist nur ein Auswahlparameter. Das geeignete Produkt hängt von der Überspannungsbelastung des Projekts, dem erforderlichen Schutzniveau, der Lade- und Energiefähigkeit sowie den geltenden technischen Spezifikationen ab.
Für übliche Anwendungen zum Schutz von Phase-Erde-Transformatoren werden Ableiter im Allgemeinen in der Nähe der geschützten Transformatoranschlüsse mit geeigneten Phasen- und Erdanschlüssen installiert. Der endgültige Standort und die Verkabelungsanordnung sollten dem Systemdesign und den Anforderungen der Versorgungseinrichtungen entsprechen.
Senden Sie die Primärspannung des Transformators, die höchste Systemspannung, die Erdungsmethode, die erforderlichen Ableiterwerte (falls angegeben), den Isolationsgrad des Transformators, die Installationsbedingungen, Projektdokumente und die Menge.
Die Auswahl eines Überspannungsableiters für den Schutz von Verteilungstransformatoren erfordert mehr als nur die Auswahl eines Produkts mit der richtigen Nennspannung.
Die elektrischen Betriebsbedingungen bestimmen, ob der Ableiter unter normalen und vorübergehenden Spannungsbelastungen stabil bleiben kann. Die Restspannung und die Isolationskoordination bestimmen, ob ein angemessener Schutzpegel für den Transformator gewährleistet werden kann.
Auch Einbaulage, Anschlusslänge, Außenumgebung und unterstützende Prüfdokumentation beeinflussen die endgültige Auswahl.
Für Versorgungsunternehmen, EPC-Auftragnehmer und Elektroverteiler hilft die Überprüfung dieser Anforderungen vor der Bestellung dabei, eine klarere Grundlage für die technische Bewertung und Beschaffung zu schaffen.
Suchen Sie nach Metalloxid-Überspannungsableitern für den Schutz von Verteilungstransformatoren?
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Unser Team kann Ihnen bei der Überprüfung Ihrer Anforderungen behilflich sein und Ihnen eine geeignete Überspannungsableiterkonfiguration für ein Angebot empfehlen.
