Warum LV-Buchsenabdichtungen undicht werden: Das Dichtungssystem im Detail

Eine LV-Durchführungsbaugruppe besteht in der Regel aus einem Gehäuse aus Porzellan oder Epoxidharzguss, einem Gewindebolzen und einer komprimierten Elastomer- oder Faserdichtung am Flansch, an dem die Durchführung am Tankdeckel anliegt. Die Dichtung – in der Regel aus Nitril (NBR) oder EPDM – stellt keine statische Barriere dar; sie bleibt nur dann öldicht, solange sie unter ständiger Druckbelastung an beiden Passflächen steht.

Flanschschrauben werden in der Regel mit einem Drehmoment von 25–40 N·m (±10%) in einer Kreuzmuster-Reihenfolge angezogen, um die für die Dichtung vorgesehene Kompressionsverformung von 20–30% ihrer Dicke im freien Zustand zu erreichen. Ein zu hohes Anzugsmoment von mehr als 15% führt häufig zu einer Überkompression des Materials jenseits dieses Bereichs, was die langfristige Kompressionsrelaxation beschleunigt, anstatt die Dichtwirkung zu verbessern.

Bei Vor-Ort-Inspektionen von Niederspannungs-Verteiltransformatoren ist Ölaustritt am Flansch der Niederspannungsdurchführung in der Regel das erste sichtbare Anzeichen für einen Defekt – er tritt bereits deutlich früher auf, als sich wicklungsbedingte Probleme in der Gasanalyse (DGA) zeigen. Zeeyi’s Produktreihe für Niederspannungsdurchführungen basiert auf dieser Presstoleranz, doch die gleiche Ausfalllogik gilt für jede gedichtete Niederspannungsdurchführung, unabhängig vom Hersteller.

Wo Lecks tatsächlich entstehen: Vier häufige Schwachstellen

Nicht jedes Leck entsteht an derselben Stelle, und wenn man die falsche Stelle als Ursache identifiziert, verschwendet man ein Wartungsfenster. Dies sind die vier Schnittstellen, die es zu überprüfen gilt – in der Reihenfolge, in der sie typischerweise ausfallen.

Flanschdichtungs-Schnittstelle

Die primäre Kompressionsdichtung zwischen dem Buchsenflansch und dem Tankdeckel. Dies ist die häufigste Leckquelle und lässt sich am einfachsten visuell überprüfen – ein klassisches Anzeichen ist Öl, das an der Tankwand unterhalb des Flansches herunterläuft.

Anschlussbolzen-Dichtung

Ein zusätzlicher O-Ring oder eine Dichtung um den stromführenden Bolzen an der Stelle, an der dieser durch den Buchsenkörper verläuft. Undichtigkeiten an dieser Stelle sind schwerer zu erkennen, da Öl entlang des Bolzens fließen kann, bevor es am oberen Anschluss sichtbar wird.

Zementverbindung zwischen Porzellan und Metall

Bei Buchsen mit Porzellanummantelung kann die Zementverbindung zwischen der Keramikhülle und ihrem Metallflansch unter wiederholten Temperaturwechseln Risse bilden, wodurch ein langsamer Leckageweg entsteht, der sich nicht allein durch Dichtungen beheben lässt.

Konservator oder Entlüftungskanal

Bei ölgefüllten Einheiten, die an einen Konservator angeschlossen sind, gelangen durch ein beschädigtes Trockenmittel im Entlüftungsventil oder eine gerissene Dichtung des Schauglases Feuchtigkeit in das Ölsystem, was sich zunächst durch einen erhöhten Feuchtigkeitsgehalt in der Nähe der Durchführung und nicht durch sichtbare Tropfen bemerkbar macht.

[Experteneinblick: Das Leckmuster entschlüsseln]

• Öl an der Flanschbasis = Verlust durch Dichtungskompression, kein Gussfehler der Buchse
• Öl läuft nur entlang des Bolzens = Anschlusseinheit abdichten; vor dem Austausch der gesamten Buchse überprüfen
• Trockener Flansch, aber steigende Feuchtigkeit in den Öltests = zunächst den Entlüftungs-/Konservatorweg überprüfen

Grundursachen für die Alterung von Dichtungen und Dichtungsringen

Temperaturwechselbeanspruchung und Druckverformungsrest

LV-Durchführungen an Verteiltransformatoren sind regelmäßig Schwankungen zwischen Umgebungstemperatur und einem Temperaturanstieg an den Heißstellen ausgesetzt, der unter Last 65–80 °C über der Umgebungstemperatur liegen kann. Durch wiederholtes Ausdehnen und Zusammenziehen verlieren Elastomerdichtungen ihre Elastizität – ein Phänomen, das als Druckverformungsrest bezeichnet wird –, sodass eine Dichtung, die bei der Installation noch korrekt abdichtete, nach einigen Tausend Temperaturzyklen ihre Form nicht mehr zurückgewinnen kann.

Chemische Unverträglichkeit des Dichtungsmaterials

Nitril-Dichtungen quellen auf und werden weich, wenn sie bestimmten Transformatorenflüssigkeiten auf Basis von synthetischen Estern oder Silikon ausgesetzt sind, während EPDM im Allgemeinen besser für mit Mineralöl gefüllte Geräte geeignet ist, bei Reinigungslösungsmitteln auf Erdölbasis, die bei der Wartung verwendet werden, jedoch schlechte Eigenschaften aufweist. [STANDARD ÜBERPRÜFEN: Datenblatt des Herstellers zur Flüssigkeitsverträglichkeit für die jeweils verwendete Dichtungsmasse] sollte vor jedem Flüssigkeitswechsel die Verträglichkeit bestätigen.

Fehler beim Anzugsmoment

Bei zu geringem Anzugsmoment wird die Dichtung nicht mit der vorgesehenen Druckkraft angezogen, sodass sich die Dichtung nie richtig ausbildet; dies ist eine der Hauptursachen für nahezu sofort auftretende Undichtigkeiten bei neu in Betrieb genommenen Transformatoren und nicht etwa ein verschleißbedingter Ausfall. Beachten Sie die Drehmomentvorgaben des Durchführungshersteller (die relevante Norm ist IEC 60137) Rahmenwerk für Buchsenstandards für die gesamte Buchsenfamilie, wobei bei Buchsen für Niederspannungsanwendungen häufig die Drehmomenttabelle des Transformatorherstellers herangezogen wird) statt einer allgemeinen Schrauben-Drehmomenttabelle.

Oberflächenverunreinigungen während der Montage

Staub, Rückstände alter Dichtungen oder Öle, die beim Zusammenbau auf der Flanschfläche zurückbleiben, führen zur Bildung von Mikrokanälen, die eine neue Dichtung selbst bei korrektem Anzugsmoment nicht vollständig verschließen kann. Bei Buchsenwechseln in staubigen oder küstennahen Umgebungen haben wir festgestellt, dass eine entfettete und trocken abgewischte Flanschfläche eine messbar gleichmäßigere Abdichtung gewährleistet, als wenn man direkt vom Dichtungswechsel zum Festziehen der Schrauben übergeht.

Checkliste für die Vor-Ort-Diagnose bei undichten oder defekten Niederspannungsdurchführungen

1. Überprüfen Sie die Verbindungsstelle zwischen Flansch und Behälter einer Sichtprüfung auf Ölspuren oder einen dunklen, klebrigen Rückstandsring.
2. Wischen Sie den Bereich sauber und überprüfen Sie ihn nach 24–48 Stunden erneut, um ein aktives Leck von früheren Rückständen zu unterscheiden.
3. Überprüfen Sie die Anschlussbolzenverbindung auf Ölaustritt entlang des Leiters, was eher auf die Sekundärdichtung als auf die Flanschdichtung hindeutet.
4. Führen Sie eine Infrarotmessung an der Verbindung zwischen Buchse und Behälter durch; eine Temperaturdifferenz von 8 °C oder mehr im Vergleich zu einem entsprechenden, unbehandelten Gerät kann auf einen teilweise beeinträchtigten Kontakt oder eine teilweise beeinträchtigte Dichtung hindeuten.
5. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit dem Feuchtigkeitsgehalt des Transformatoröls und dem DGA-Trend – ein steigender Feuchtigkeitsgehalt ohne sichtbares äußeres Leck deutet in der Regel auf den Entlüftungskanal oder den Konservator hin, nicht auf die Durchführungsdichtung selbst.

[Experteneinblick: Ablauf der Diagnose vor Ort]

• Unterscheiden Sie stets zwischen “nass” (historisch, bereits getrocknet) und “feucht” (aktiv), bevor Sie eine Reparatur planen.
• Ein sauberer Flansch, an dem Ölfeuchtigkeit nach oben steigt, weist vollständig von der Buchsendichtung weg
• Halten Sie die Drehmomentwerte des letzten Wartungsintervalls fest – wiederkehrende Undichtigkeiten nach dem Nachziehen deuten in der Regel darauf hin, dass die Dichtung ausgetauscht werden muss, und nicht darauf, dass das Drehmoment erneut angezogen werden muss.

Für eine umfassendere Anleitung zur Fehlerbehebung, die auch anderes Transformatorzubehör abdeckt, bietet Zeeyi’s Arbeitsablauf der Fehlerdiagnose im Feld verfolgt dieselbe Logik des „Wipe-and-Recheck“, die bei Durchführungen, Stufenschaltern und Lasttrennschaltern angewendet wird.

Vergleich der Dichtungswerkstoffe: EPDM, Nitril und Silikon

Der Austausch einer defekten Dichtung bietet zudem die Gelegenheit, noch einmal zu prüfen, ob das ursprüngliche Material für die Betriebsflüssigkeit und die Umgebungsbedingungen geeignet war.

Bei einem handelsüblichen, mit Mineralöl gefüllten Verteilungstransformator decken EPDM oder Nitril den Großteil der Anwendungsfälle ab; Silikon wird in der Regel für mit Ester gefüllte Geräte oder für Installationen unter extremen Temperaturbedingungen verwendet, bei denen der höhere Preis gerechtfertigt ist.

Vorbeugende Instandhaltung und Leitfaden zum Thema „Ersetzen oder Reparieren“

Der kostengünstigste Zeitpunkt für eine Maßnahme ist, bevor eine Dichtung ihre volle Druckverformungsrest erreicht, und nicht erst, wenn Öl sichtbar am Tank herunterläuft. Eine praktische Faustregel: Wenn eine Buchse wegen derselben Undichtigkeit bereits mehr als einmal nachgezogen werden musste, sollte die Dichtung ausgetauscht werden, anstatt weiterhin durch Nachziehen auszugleichen. Den Austausch der Dichtung mit der Wartung der zugehörigen Kabelzubehörteile bündeln – da Kabelendverschlussdichtungen folgen einer ähnlichen, auf Kompression basierenden Ausfalllogik – oft lässt sich ein einzelnes Ausfallfenster besser nutzen, als jedes Zubehörteil separat zu behandeln.

Wenn Sie im Rahmen eines Wartungsprogramms Ersatz-Niederspannungsbuchsen oder -Dichtungen beschaffen möchten, bietet Zeeyi Transformatorenzubehör Das Sortiment umfasst Durchführungen, Stufenschalter und Bay-O-Net-Sicherungsbaugruppen aus einer Hand, was die Dokumentation der Drehmomentvorgaben und der Materialverträglichkeit für den gesamten Maschinenpark vereinfacht. Teilen Sie uns Ihre Spannungsklasse und die Art der Flüssigkeit mit, um eine auf Verträglichkeit geprüfte Empfehlung zu erhalten.

Häufig gestellte Fragen

Was bedeutet es eigentlich, wenn Öl aus einem LV-Durchführungsflansch austritt?

Dies deutet in der Regel darauf hin, dass die Flanschdichtung so viel Druck verloren hat, dass sie nicht mehr vollständig abdichtet – meist aufgrund von Temperaturwechselbeanspruchungen über mehrere Jahre hinweg oder aufgrund eines zu geringen Anzugsmoments beim letzten Wartungstermin und nicht aufgrund eines Defekts am Gussstück der Buchse selbst.

Wie oft sollten LV-Buchsen-Dichtungen überprüft werden?

Die meisten Energieversorger und Industriebetreiber integrieren dies in die jährliche Wartung der Transformatoren, wobei Anlagen, die starken Temperaturwechseln ausgesetzt sind oder in feuchten Küstengebieten betrieben werden, häufig auch eine Sichtprüfung zur Jahresmitte erfordern.

Kann eine undichte Niederspannungs-Durchführung nachgezogen werden, anstatt sie auszutauschen?

Bei einem neu festgestellten, geringfügigen Leck ist ein einmaliges Nachziehen angemessen; wiederkehrende Undichtigkeiten nach dem Nachziehen deuten jedoch in der Regel darauf hin, dass die Dichtung eine dauerhafte Verformung durch die Kompression erlitten hat und ausgetauscht werden muss, anstatt weiter angezogen zu werden.

Ist es unbedenklich, eine undichte Niederspannungsdurchführung kurzfristig weiter in Betrieb zu lassen?

Ein geringfügiges, überwachtes Austreten von Öl bei stabilen Ölständen lässt sich in der Regel innerhalb eines geplanten Stillstandszeitraums bewältigen; jedes Leck, das jedoch mit steigenden Feuchtigkeitswerten oder sichtbaren Ölspuren in der Nähe der Anlage einhergeht, sollte jedoch als dringlicher behandelt werden.

Was ist der Unterschied zwischen den Anforderungen an die Dichtungen von LV- und MV-Durchführungen?

Für Mittelspannungsdurchführungen gelten aufgrund der höheren Spannungsbelastung in der Regel strengere Anforderungen an die Durchschlagfestigkeit und die Kriechstrecke, während die Abdichtung von Niederspannungsdurchführungen eher durch mechanische Kompression und Flüssigkeitsverträglichkeit als durch die Abstimmung der Isolierung bestimmt wird – siehe hierzu Leitfaden zur Auswahl von LV- und MV-Buchsen für den vollständigen Entscheidungsrahmen.

Hat das Dichtungsmaterial einen größeren Einfluss auf die Lebensdauer der Buchse als die Einbauqualität?

Beides spielt eine Rolle, doch Felddaten zeigen immer wieder, dass Fehler beim Anzugsmoment zu früheren Ausfällen führen als die Materialauswahl allein – eine korrekt angezogene Nitril-Dichtung in einer kompatiblen Flüssigkeit hält in der Regel länger als eine falsch angezogene Premium-Silikondichtung.