Auswirkungen von Gleichströmen auf Leistungstransformatoren

Abstract:
Im Rahmen des Netzausbaus der Übertragungsnetze in Deutschland gewinnt die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) zunehmend an Bedeutung. Unter anderem das Repowering bestehender Trassen ist hier von Inte-resse, da keine zusätzlichen baulichen Maßnahmen und Eingriffe in das Landschaftsbild notwendig sind. Dabei werden ein oder mehrere AC-Systeme einer bereits vorhandenen Drehstromtrasse durch ein HGÜ-System ersetzt. Die räumliche Nähe zwischen 380 kV bzw. 110 kV Drehstromsystemen und einer HGÜ erfordert es, mögliche bisher unbekannte Wechselwirkungen beider Systeme zu betrachten. Freie Ladungsträger der HGÜ (Korona) können in die Leiterseile der AC Systeme einkoppeln. Die Folge ist ein Gleichstrom, der über den Netzkuppeltransformator am Ende der Trasse fließt. Für Transformatoren stellt dieser Fall eine neue, zusätzliche Belastung dar. Um die Auswirkungen von DC-Belastungen auf Leistungstransformatoren in einem ersten Schritt zu erfassen, werden an einem repräsentativen Versuchsaufbau, bestehend aus zwei 110 / 10 kV, 30 MVA Transformatoren, verschiedene Szenarien mit DC Belastung experimentell untersucht. Aus den gemessenen Strom- und Spannungswerten werden der gesamte Scheinleistungshaushalt und das Hystereseverhalten inklusive (Halbwellen-) Sättigungen der Versuchsobjekte ermittelt und bewertet. Zusätzlich werden Körperschallsensoren eingesetzt, um die Effekte unsymmetrischer Hysteresekurven auf die Magnetostriktion und die resultierenden mechanischen Schwingungen zu untersuchen.