Betriebsanforderungen und Zusammensetzung von Transformatorkernlamellen

Während des normalen Betriebs eines Transformators besteht zwischen den unter Spannung stehenden Wicklungen und dem Tank ein elektrisches Feld, wobei sich der Kern und andere metallische Komponenten in diesem Feld befinden. Aufgrund ungleichmäßiger Kapazitätsverteilung und unterschiedlicher Feldstärken kommt es bei nicht sicherer Erdung des Kerns zu Lade- und Entladephänomenen. Dies kann die Feststoffisolierung beeinträchtigen und die Durchschlagsfestigkeit des Öls verringern; Daher muss der Kern über eine zuverlässige Einzelpunkterdung verfügen.

Die Kernbleche des Transformators bestehen aus Siliziumstahlblechen. Um Wirbelströme zu minimieren, besteht zwischen den Blechen ein gewisser Isolationswiderstand (typischerweise im Bereich von einigen Ohm bis zu mehreren zehn Ohm). Da die Kapazität zwischen den Blättern extrem groß ist, kann sie als leitender Pfad in einem elektrischen Wechselfeld betrachtet werden. Somit reicht die Erdung des Kerns an einem einzigen Punkt aus, um das Potenzial der gesamten gestapelten Kernbleche auf Erdpotenzial zu legen.

Wenn der Transformatorkern oder seine metallischen Komponenten an zwei oder mehr Punkten geerdet sind, entsteht zwischen den Erdungspunkten ein geschlossener Kreis. Diese Schleife verbindet einen Teil des magnetischen Flusses, induziert eine elektromotorische Kraft (EMF) und erzeugt einen zirkulierenden Strom. Dies führt zu örtlicher Überhitzung und kann sogar zum Durchbrennen des Kerns führen.

Eine Einzelpunkterdung ist die einzig akzeptable und normale Erdungsbedingung für einen Transformatorkern. Mit anderen Worten: Der Kern muss geerdet sein, und zwar an genau einem Punkt.

Für die Jochklemmkonstruktion muss ein separates Erdungskabel installiert werden. Wenn der Kern versehentlich die obere Klemmstruktur berührt und einen Mehrpunkt-Erdungsfehler verursacht, zirkuliert der Fehlerstrom nur innerhalb des Kerns und der Klemmstruktur. Durch das Kernerdungskabel fließt kein Strom, was dazu führen könnte, dass das Personal glaubt, dass kein Fehler vorliegt. Durch die Installation dieser separaten Leitung wird über die beiden externen Erdungsleitungen ein geschlossener Stromkreis gebildet, unabhängig davon, wo der Kern die Klemmstruktur berührt, sodass der Erdungsstrom von außen genau erfasst werden kann.