Die Inbetriebnahme eines neuen oder reparierten Transformators ist ein strukturierter Prozess, der mehrere elektrische Prüfungen erfordert. Fehler bei der Inbetriebnahme führen nicht selten zu vorzeitigem Ausfall oder gefährlichen Betriebszuständen. Dieser Beitrag führt durch die wichtigsten Prüfschritte nach IEC 60076.
Sichtprüfung vor der elektrischen Prüfung
Bevor irgendein Messgerät angeschlossen wird, erfolgt eine gründliche Sichtprüfung:
- Transportschäden: Delle im Kessel, ausgelaufenes Öl, beschädigte Durchführungen?
- Ölstand im Schauglas (Öltransformator): Sollstand bei Umgebungstemperatur prüfen
- Entlüftungsventile geöffnet? (Nach Transport oft geschlossen)
- Stufenschalter auf Nennstellung (typisch Stufe 0 oder Mittelstellung)?
- Anzugsmomente aller Klemmen nach Herstellerangabe prüfen
Prüfung des Isolationswiderstands
Messung mit Isolationsmessgerät (Megger) nach IEC 60076-3:
| Prüfkreis | Messspannung | Mindestwert | Empfohlener Wert |
|---|---|---|---|
| OS-Wicklung gegen Erde | 5 kV DC | 100 MΩ | > 1 GΩ |
| US-Wicklung gegen Erde | 1 kV DC | 100 MΩ | > 500 MΩ |
| OS-Wicklung gegen US-Wicklung | 5 kV DC | 100 MΩ | > 1 GΩ |
Wichtig: Messung bei definierter Temperatur durchführen und protokollieren. Isolationswiderstand sinkt mit steigender Temperatur stark – Umrechnung auf Referenztemperatur (20 °C) erforderlich für Vergleichsmessungen.
Wicklungswiderstandsmessung
Mit Kelvin-Messung (4-Leiter) werden die Gleichstromwiderstände aller Wicklungen gemessen und mit den Herstellerwerten verglichen. Toleranz: ±2 %.
Aus dem Widerstand kann die mittlere Wicklungstemperatur berechnet werden:
T_Wicklung = (R_gemessen / R_Referenz × (T_Referenz + 235)) – 235 [°C] (für Kupfer)
Diese Messung dient auch als Referenzwert für spätere Vergleichsmessungen im Betrieb.
Übersetzungsverhältnis und Schaltgruppe
Das Übersetzungsverhältnis wird mit einem Transformatormessgerät (TTR) oder durch einfache Spannungsmessung geprüft:
- Niederspannung (z.B. 100 V) an OS-Klemmen anlegen
- Spannung an US-Klemmen messen
- Verhältnis berechnen und mit Typenschild vergleichen
Die Schaltgruppe (z.B. Dyn5, YNyn0) muss ebenfalls überprüft werden, da bei Parallelschaltung von Transformatoren gleiche Schaltgruppe und gleiche Übersetzung zwingend erforderlich sind.
Kurzschlussspannung uk% messen
Die US-Wicklung wird kurzgeschlossen, die OS-Wicklung mit reduzierter Spannung gespeist, bis Nennstrom fließt. Die angelegte Spannung (in % der Nennspannung) ist uk%.
Beispiel: 630-kVA-Trafo, U_OS = 10 kV, Nennstrom OS-Seite = 36,4 A. Kurzschlussspannung bei I_K = 36,4 A: 400 V → uk% = 400/10.000 × 100 = 4,0 %
Einschaltstromstoß und Magnetisierungsstrom
Beim Zuschalten eines Transformators entsteht ein Einschaltstrom (Inrush Current) von bis zu 10–15 × I_N für wenige Perioden. Dies ist normal und durch die Remanenz im Kern bedingt. Schutzrelais müssen für diesen kurzzeitigen Überstrom eingestellt sein (Inrush-Restraint-Funktion bei Differenzialschutz).
Öl-Prüfung bei Öltransformatoren
| Parameter | Grenzwert neu | Grenzwert Betrieb | Norm |
|---|---|---|---|
| Durchschlagspannung | > 70 kV | > 30 kV | IEC 60156 |
| Wassergehalt | < 10 ppm | < 35 ppm | IEC 60814 |
| Säurezahl | < 0,01 mg KOH/g | < 0,3 mg KOH/g | IEC 62021 |
| Farbe | Hellgelb (0,5–1) | Gelb-braun (< 4) | ASTM D1500 |
Inbetriebnahme-Checkliste
- Sichtprüfung abgeschlossen, keine Mängel
- Isolationswiderstand > 100 MΩ (alle Kreise)
- Wicklungswiderstände im Toleranzbereich
- Übersetzungsverhältnis ±0,5 % vom Sollwert
- Schaltgruppe verifiziert
- uk% gemessen und protokolliert
- Schutzrelais eingestellt (Diff-Schutz, Überstromzeitschutz)
- Ersteinschaltung ohne Last (Leerlauftest, 30 min)
- Temperaturmessung nach Leerlauftest unauffällig
- Stufenweise Belastung bis Nennlast
Fazit
Eine sorgfältig protokollierte Inbetriebnahme ist die Basis für den sicheren Transformatorbetrieb und liefert Referenzwerte für alle späteren Wartungsmessungen. Wer diesen Aufwand scheut, verliert die Möglichkeit, Verschlechterungen der Isolation oder des Öls frühzeitig zu erkennen.