Was man an einem Marinetransformator (Trocken/Gießharz) prüft.
Marinetransformatoren setzen die Spannung zwischen Abschnitten des Bordnetzes um — typisch von der Hochspannungserzeugung (6.6 kV oder 11 kV) hinab auf eine 440 V- oder 690 V-Verteilschiene, oder zwischen einem Bugstrahlruder-Antrieb und seiner Einspeisung. Die Gießharzbauart kapselt die Wicklungen in einem Epoxidharzblock, statt sie in Mineralöl zu tauchen. Es gibt kein Öl, das lecken kann, keine geforderte Wanne oder Schaumlöschanlage um die Einheit und kein Risiko, dass ein ölgefüllter Kessel im Seegang aufreißt. Der Preis ist eine etwas geringere Kurzzeit-Überlastfähigkeit als bei einer gleichwertigen ölgefüllten Einheit und höhere Stückkosten je…
Was die Trocken-Gießharzbauart abhebt
Marinetransformatoren setzen die Spannung zwischen Abschnitten des Bordnetzes um — typisch von der Hochspannungserzeugung (6.6 kV oder 11 kV) hinab auf eine 440 V- oder 690 V-Verteilschiene, oder zwischen einem Bugstrahlruder-Antrieb und seiner Einspeisung. Die Gießharzbauart kapselt die Wicklungen in einem Epoxidharzblock, statt sie in Mineralöl zu tauchen. Es gibt kein Öl, das lecken kann, keine geforderte Wanne oder Schaumlöschanlage um die Einheit und kein Risiko, dass ein ölgefüllter Kessel im Seegang aufreißt. Der Preis ist eine etwas geringere Kurzzeit-Überlastfähigkeit als bei einer gleichwertigen ölgefüllten Einheit und höhere Stückkosten je kVA. An Bord, wo der Transformator meist in einem Schalttafelraum oder einem Abteil mit wenig Platz für Ölrückhaltung sitzt, ist der Trockentyp nahezu zur Standardwahl geworden; ölgefüllte Einheiten überleben vor allem in älterer Tonnage oder in Anwendungen, wo ihre bessere Überlasttoleranz das zusätzliche Brandrisikomanagement wert ist.
Hauptkomponenten
Kern und Wicklungen
Ein dreischenkliger, geblechter Siliziumstahlkern trägt HV- und LV-Wicklungen aus Kupfer oder Aluminium. Die Schaltgruppe (üblich Dyn11 oder Yyn0) wird im Entwurfsstadium festgelegt und muss zur Erdungs- und Schutzphilosophie der übrigen Schalttafel passen — nichts, was eine Werft nachträglich ändern kann.
Harzverguss
Die HV-Wicklung wird unter Vakuum in einem mit feinem Quarzmehl gefüllten Epoxidharz vergossen, das die Wärmedehnung beherrscht und das Harz am Reißen durch Temperaturwechsel hindert. Rissbildung hier — nicht Wicklungsversagen — ist der häufigste Alterungsmechanismus an Einheiten mit wiederholten Lastschwankungen.
Temperaturüberwachung
PT100- oder PTC-Sensoren, in jede LV-Wicklung eingebettet, speisen das IAS oder ein eigenes Relais, mit Alarm- und Auslösestufen unterhalb der Wärmeklassengrenze der Wicklung. Das ist der primäre Schutz gegen den langsamen Fehlermodus von Harztransformatoren — Sensoren sind an einer Marineeinheit kein optionales Extra.
Kühlung und Gehäuse
Natürliche Luftkühlung (AN) passt zu den meisten Schalttafelraum-Installationen; Fremdlüftung (AF) mit Ventilatoren bringt grob 40% Kurzzeitkapazität dazu, wo der Platz knapp ist. Die IP-Schutzart des Gehäuses muss zum Abteil passen — Kondensat in einem schlecht belüfteten Raum ist eine wiederkehrende Ursache von Kriechspuren über die Harzoberfläche.
Auswahl und Auslegung
Die Bemessung folgt aus der angeschlossenen LV-Last plus Zuwachsreserve, nicht aus der Generatorkapazität. Schlüsselwerte, die bei der Bestellung festzulegen sind:
- kVA-Bemessung und Lastspiel (Dauerbetrieb gegenüber Kurzzeitüberlast)
- Die Kurzschlussspannung (%uk), die den Fehlerstrombeitrag setzt und mit dem Schaltvermögen der Schaltgeräte koordinieren muss
- Isolations- und Übertemperaturklasse (üblich F oder H) gegen die erwartete Umgebung des Abteils
- Schaltgruppe und Sternpunkt-Erdungsanordnung passend zum übrigen Netz
Vorschriften und Klasse
Die Klassevorschriften verlangen die Baumusterzulassung des Entwurfs plus Stückprüfungen im Werk (Isolationswiderstand, Übersetzung, Wicklungswiderstand, Erwärmung) vor der Lieferung, und periodische Besichtigung — typisch Isolationswiderstand und Sichtprüfung der Harzoberfläche — bei jeder Jahres- oder Zwischenbesichtigung der elektrischen Anlage. Die Anforderungen aus SOLAS Kap. II-1 an elektrische Anlagen gelten dem Schalttafelsystem, das der Transformator speist, einschließlich Schutz gegen Kurzschluss und Erdschluss.
Typische Fehler
| Ursache | Folge |
|---|---|
| Harzrisse durch Temperaturwechsel | Teilentladung, Kriechspuren, schließlich ein Wicklung-Wicklung- oder Wicklung-Erde-Fehler |
| Kondensat auf der Harzoberfläche nach langem Stillstand oder schlechter Lüftung | Oberflächen-Kriechspuren, Isolationswiderstands-Durchfall bei der Besichtigung |
| Blockierter oder verschmutzter Kühlventilator (AF-Einheiten) | Verminderte Überlastfähigkeit, störende Übertemperatur-Auslösungen unter Last |
| Durch Vibration gelockerte Anschlussverbindungen | Örtliche Überhitzung, Hitzepunkte, die die Wicklungssensoren nicht sehen |
Worauf es beim Lieferanten ankommt
- Baumusterprüfzeugnisse einer anerkannten Klassifikationsgesellschaft, nicht nur Werksabnahmedaten
- Dokumentierte Schaltgruppe und %-Impedanz passend zur Schutzstudie der Schiffsschalttafel
- Eine Bilanz der Harzformulierung in mariner Umgebung und Feuchte, nicht nur im industriellen Innenraumeinsatz
- Verfügbarkeit von Ersatz-Temperatursensoren und Anschlusssätzen, kompatibel mit der konkreten Baugröße
Ein Transformator, der bei normaler Last auf hohe Wicklungstemperatur auslöst, erzählt etwas über die Lüftung oder einen verschmutzten Ventilator — er bittet nicht um eine Sensorüberbrückung. Die Auslösung zu überbrücken, um weiterzufahren, ist der Weg, auf dem Harzrisse zum Überschlag werden.