Gießharztransformatoren

Transkript

1 Gießharztransformatoren

2 Warum Gießharztransformatoren? Warum Gießharztransformatoren? Weil die Vorteile für sich sprechen: Geringes Brandrisiko: Gießharzformstoff ist nur schwer brennbar und selbstverlöschend. Es gibt keine besonderen Brandschutzauflagen, im Umgebungsbrandfall ist die Brandlast des Gießharztransformators gering, und es entstehen keine dauergefährlichen Brandgasschäden. Keine Kühlflüssigkeiten: Gießharztransformatoren brauchen zur Kühlung nur Luft. Kühlflüssigkeiten welcher chemischen Zusammensetzung auch immer können nicht in die Umwelt gelangen. Auffanggruben oder Auffangwannen entfallen. Unbehinderte Aufstellmöglichkeit: Der Transformator kann am Energieschwerpunkt stehen und schnell versetzt werden, da z.b. keine Feuerschutzwände notwendig sind. Die Anlageprojektierung wird somit vereinfacht und Anlagekosten werden gespart. Günstige Möglichkeit der Kapselung: Statt gemauerter Trafo-Zellen bzw. Kabelhauben sorgt ein Gehäuse für den notwendigen Schutz. Gehäuse lassen sich durch Anflanschen von MS-und NS-Schränken zu kompletten Schwerpunktstationen ergänzen. Einfache Leistungssteigerung: Durch eine optimale Fremdbelüftung lässt sich eine Leistungssteigerung von ca. 40% erreichen. Hohe Kurzzeitüberlastbarkeit: Die Stromdichte in der Wicklung bei Gießharz-transformatoren ist wesentlich niedriger als bei Öltransformatoren. Kurzzeitige Belastungsspitzen, wie etwa bei Windkraftanlagen, können leicht bewältigt werden, ohne dass eine entsprechende Überdimensionierung projektiert werden muss. 2

3 Warum Gießharztransformatoren von SGB? Das Lieferprogramm der SGB-Gießharztransfor-matoren umfasst Leistungen bis 25 MVA und Reihenspannungen bis 36 kv genauso wie Stromrichter-, Verteil- oder Sondertransformatoren. Mit über 30 Jahren Erfahrung im Bau von Gießharztransformatoren besitzt SGB mit den größten Erfahrungsstand weltweit, was in außerordentlich hohen Qualitätskennzahlen wie z. B. einer MTBF (mean time between failure = mittlere Zeit zwischen Ausfällen) von über Jahren zum Ausdruck kommt. Dank des besonderen Designs bieten SGB- Gießharztransformatoren eine Reihe von Merkmalen, die sie zum einen technisch von anderen Gießharztransformatoren unterscheiden und zum anderen zu einer sehr zuverlässigen und sehr sicheren Lösung machen. Für Sie als Kunde bedeutet das folgende operative Vorteile: Hohe Stoßspannungen werden sicher beherrscht. Thermische Reserven ermöglichen Überlast. Temperaturschocks werden zuverlässig überstanden. Hohe Lebensdauer ist gewährleistet. Zusammengefasst: Weitere Informationen zu den einzigartigen Unterscheidungsmerkmalen der SGB-Gießharztransformatoren können Sie auf den Seiten 4 bis 7 sehen. 3

4 OS Wicklung Die Oberspannungswicklung (OS Wicklung) ist das Herzstück des Gießharztransformators. Hier liegt das große technische Know-how von SGB. Kern und Unterspannungswicklung sind für die Gesamtauslegung ebenfalls wichtig, da alle Komponenten selbstverständlich aufeinander abgestimmt werden. Gießharztransformatoren sind dadurch gekennzeichnet, dass die Leiter der Oberspannungswicklung komplett in einem geschlossenen Gießharzkörper mit glatter Oberfläche eingebettet sind. Auch wenn die Norm es nicht ausdrücklich vorschreibt, kann man dies bei Hochspannungsanwendungen fertigungstechnisch nur in unter Vakuum vergossenen Formen erreichen wie bei SGB. Dabei zeichnen sich die SGB-Fertigungstechnologie und die eingesetzten Materialien durch wichtige Alleinstellungsmerkmale aus. OS Wicklung R eserves-equipped Thermische Reserven durch besondere Primärisolation ermöglichen Überlast. E ndurance-enhanced Kühlkanäle gewährleisten hohe Lebensdauer. S urge-proof Doppellagenwicklung macht das Beherrschen hoher Stoßspannungen möglich. Q uantum-leap GFK-Verstärkung sorgt für Sicherheit bei Transport und Betrieb, selbst bei Temperaturschocks. Für unsere Kunden bedeuten diese besonderen Merkmale ein hohes Maß an Sicherheit sowohl in Bezug auf den Betrieb als auch in Bezug auf ihre Investitionsentscheidung. Resin Quality by SGB : Nachfolgend werden diese außergewöhnlichen Qualitätsfaktoren ausführlich erläutert. 4

5 R eserves-equipped Thermische Reserven ermöglichen Überlast SGB Gießharztransformatoren haben hier nicht nur gegenüber Öltransformatoren einen Vorteil, sondern auch gegenüber Gießharztransformatoren herkömmlicher Technologie. Diese verwenden eine fortlaufende Spulenwicklung, bei welcher der Leiter aus einem Aluminiumband besteht und die Windungs-/Lagenisolation aus einer Folie. Die Isolation hat lediglich die Isolationsklasse F, und das auch nur in Verbindung mit dem gesamten Isolationssystem ohne thermische Reserven. Ganz anders bei SGB Gießharztransformatoren, denn SGB verwendet für die Doppellagenwicklung isolierte Profildrähte, deren Primärisolation entweder aus einen hochwärmebeständigen Polyesterimid- Lack mit einem Temperaturindex von 200 C oder eine Nomex-Umspinnung der Temperaturklasse C (220 C) besteht. Da SGB-Gießharztransformatoren lediglich gemäß der Temperaturklasse F (155 C) auslegungsbedingt ausgenutzt werden, hat die Primärisolation erhebliche Temperaturreserven. E ndurance-enhanced Hohe Lebensdauer gewährleisten Gießharztransformatoren müssen die in den Wicklungen entstehende Verlustwärme über die Spulenoberfläche an die Kühlluft abgeben, ohne dass dabei innerhalb der Spule eine der nach der Isolierstoffklasse zulässigen Übertemperaturen überschritten wird. Dies betrifft sowohl die mittlere Wicklungstemperatur als auch die Hot-Spot-Temperatur. Bei gegebenem Wärmeübergangskoeffizienten sind die Parameter für die abgeführte Wärmemenge bei der auslegungsbedingten Umgebungstemperatur die Oberflächentemperatur der Spule und die Größe der Oberfläche. OS-Wicklung 630 kva Trafo ohne Kühlkanal OS-Wicklung 630 kva Trafo mit 1 Kühlkanal (1,9-fache Vergrößerung der Oberfläche) Bei Gießharztransformatoren herkömmlicher Technologie mit fortlaufender Spulenwicklung stehen zur Kühlung nur die beiden innen und außen liegenden Oberflächen der zylinderförmigen Spule zur Verfügung. Um die notwendige Oberfläche zu erreichen, müssen Spulen mitunter größer sein, als es von den elektrischen Parametern her erforderlich wäre. Die von SGB gewählte Technologie der Doppel- Lagenwicklung dagegen erlaubt auf einfache Weise das Einbringen von zusätzlichen Kühlkanälen innerhalb der Spule. So gewinnt man Kühloberfläche und kann die Spulen mit Blick auf mechanische Abmessungen optimal gestalten. Daher können SGB-Gießharzspulen mit mehreren Kühlkanälen ausgestattet sein. SGB-Gießharztransformatoren gewährleisten bei angemessener Materialausnutzung eine gleichmäßige Temperaturverteilung innerhalb der Spule. Die optimierte Kühlung ermöglicht eine Temperaturreduzierung für die OS-Wicklung und außerdem eine für den ganzen Transformator gleichmäßig verteilte Temperatur. 5

6 S urge-proof Hohe Stoßspannungen werden sicher beherrscht Nur SGB-Gießharztransformatoren haben in Vakuum vergossene Oberspannungsspulen, bei denen die Wicklung in Doppellagenwicklung ausgeführt ist. Das bedeutet Sicherheit bei der Beherrschung von Stoßspannungen, wie sie z.b. durch Blitzeinschlag oder durch Vakuumschalter verursacht werden. Die fortlaufende Spulenwicklung anderer Transformatoren führt zu stark unterschiedlicher Spannungsbeanspruchung besonders der Eingangswindungen, weil 70% der Stoßbeanspruchung auf die ersten 30% der Windungen entfallen. Das Risiko von Windungsschlüssen steigt somit erheblich. Die SGB-Doppellagenwicklung dagegen gewährleistet eine lineare Stoßbeanspruchung für alle Wicklungen: Spannungsverteilung bei einer Doppellagenwicklung Die Spannungswerte wurden an einer Versuchswicklung gegen Erde gemessen Kern Unterspannungswicklung Oberspannungswicklung 50 % 80% % 2 45 % 20% 0% Stoßspannung [%] Kühlkanal Stoßspannungsprüfung 1,2/50 µs Windungen [%] 6

7 Q uantum-leap Temperaturschocks zuverlässig überstehen Gießharztransformatoren unterliegen bei ihrem Transport mechanischen und insbesondere im Betrieb starken thermischen Schockbeanspruchungen. Daher ist die Fähigkeit des Transformators, stoßartige Temperaturanstiege sicher zu beherrschen, von hoher Bedeutung. Entscheidend für diese Eigenschaft ist der Aufbau des Gießharz-Verbundstoffs, der Matrix, in welche die Leiter eingegossen sind. Hierbei kommt es insbesondere auf die Zugfestigkeit und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Verbundstoffes im Verhältnis zum Leitmaterial an. Bei den üblichen Gießharztransformatoren besteht dieser Verbundstoff aus einem Epoxidharz, das zu über 70% mit einem mineralischen Füllstoff, überwiegend Quarzmehl, vermengt ist. Ein solcher Verbundstoff kann lediglich die Zugfestigkeit des Epoxidharzes, also etwa 50 N/mm, erreichen. Beim thermischen Ausdehnungskoeffizienten erreicht man mit maximaler mineralischer Füllung etwa den Wert von Aluminium, bleibt aber deutlich über dem von Kupfer. Dies ist der Grund, warum Gießharztransformatoren der üblichen Technologie jahrzehntelang nur mit Aluminiumleitern verfügbar waren. Neuerdings erreicht man durch zusätzliche Glasfaserverstärkung an der Oberfläche eine Verbesserung. Ganz anders bei SGB. Hier besteht das Verbundsystem aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz zwischen den Lagen und an der Oberfläche mit hoher Zugfestigkeit im Bereich von 120 N/mm und einem Ausdehnungskoeffizienten, der gleichermaßen nahe bei dem von Kupfer und Aluminium liegt. SGB-Gießharztransformatoren werden sowohl mit Kupfer als auch mit Aluminium gefertigt. Der Verguss erfolgt seit jeher unter Vakuum, also lunkerfrei. Der Vorteil des von SGB gewählten Verbundsystems hat sich auch im Test vielfach bestätigt. Die für die Klimaklasse C2 geforderten Temperatur-Schockprüfungen nach IEC , ausgehend von einer Temperatur von -25 C, haben SGB-Gießharzspulen auch bei einer Ausgangstemperatur von -50 C sicher bestanden. 7

8 Der Kern Für die Berechnung von Kernen für Gießharztransformatoren sind Leerlaufverluste, Geräusche und Leerlaufstrom ganz wesentliche, in vielen Fällen entscheidende Qualitätsmerkmale. Daher ist die Auswahl hochwertiger Materialien bei der Kernauslegung und -herstellung unabdingbar. Für SGB-Gießharztransformatoren wird ein kaltgewalztes, kornorientiertes Magnetblech eingesetzt, das eine typische Verlustziffer von 0,85 W/kg besitzt. In den weit überwiegenden Anwendungsfällen können hiermit anforderungsgerechte Werte für Leerlaufverluste und Geräusche erzielt werden. Für besondere Anforderungen wird ein sogenanntes Hi-B-Blech eingesetzt, bei dem dann die Leerlaufverluste nochmals um 15% und die Geräusche um 5-7 db(a) bei gleichen Abmessungen gesenkt werden können, so dass auch für besondere Anwendungen, z.b. in Krankenhäusern, die hohen Anforderungen an Geräuscharmut erfüllt werden. Der Kern Die Kerne selbst werden auf modernen Querteil-und Schenkellegungsmaschinen gefertigt, die eine Verlegung im sogenannten step-lap Verfahren mit höchster Präzision gewährleisten. Vereinfacht gesagt werden im gängigen step-lap Verfahren die einzelnen Bleche durch eine mehrfache Überlappung verzapft und somit die Verluste reduziert. Alle Kerne erhalten aus Gründen des Korrosionsschutzes eine Kernbeschichtung mit einem hochtemperaturbeständigen 2-Komponenten-Lack. Neben den hervorragenden Korrosionseigenschaften, wird dadurch zudem die notwendige Stabilität des Kerns gewährleistet, da der Lack auch zwischen die einzelnen Kernbleche eindringt und diese miteinander verklebt. Der Kern wird durch einen Halterahmen fixiert, bestehend aus unteren und oberen Presseisen und direkt am Kern anliegenden Flachzugstangen. Die Zugstangen bestehen aus amagnetischem Flachstahl, sie verbinden das untere und obere Presseisen kräftemäßig miteinander. Konstruktiv ist der Halterahmen so ausgeführt, dass die Kernbleche weitestgehend frei von Zug- und Druckbeanspruchungen gehalten werden, denn nur so behalten sie ihre hervorragenden Eigenschaften in Bezug auf Verluste und Geräusche. Das untere Joch ruht, abgestützt durch Formteile aus glasfaserverstärktem Kunststoff, auf den unteren Fahrwerksträgern, an denen bidirektional einstellbare Rollen befestigt werden können. Abhängig von den Anforderungen am Einsatzort können natürlich unterschiedliche Befestigungen gewählt werden, wie zusätzliche Fußbrücken, Kufen, vibrationsreduzierende Bauteile und anderes. 8

9 US-Wicklung Fast immer ist die Unterspannungswicklung bei SGB-Gießharztransformatoren als Bandwicklung ausgeführt. Die Vorteile dieser Wicklungsform sprechen für sich: Reduzierung der Zusatzverluste Ausgeglichene Temperaturverteilung in der Wicklung Hohe Kurzschlussfestigkeit Ausnahmen gibt es aus technischen Gründen nur bei Leistungen unter 160 kva und Spannungen über 3 kv (z.b. bis zu 10 kv). Seit mehr als 40 Jahren fertigt SGB Bandwicklun-gen für Verteiltrafos und Gießharztrafos. Diese lange Erfahrung ist der Grund für qualitätssichernde Besonderheiten: SGB verwendet ausschließlich von den Bandherstellern in speziellen Walzen behandeltes Material, um sicherzustellen, dass die Kanten gratfrei sind. Dies ist eine unbedingte Voraussetzung für die elektrische Zuverlässigkeit. Um die Ausleitungsschienen mit den Bändern zu verbinden, gibt es zwei gängige Verfahren, und zwar das Anschweißen unter Schutzgas oder das Kaltpressschweißen unter hohem Druck (400 kn). Seit mehr als 20 Jahren wird bei SGB nur noch das Kaltpressschweißen verwendet. Vorteile: keine metallurgische Veränderung des Leitmaterials durch einen Temperaturprozess keine Fremdkörper, wie sie beim Schweißen entstehen können Durch die Verwendung von Mehrlagenprepregs mit anschließender Verklebung entsteht ein hochfester, dickwandiger Zylinder, der die radialen Kurzschlusskräfte im Gegensatz zu sonst üblichen Lösungen freitragend aufnehmen kann. Die einfache Abstützung zum Kern dient lediglich der Zentrierung. US-Wicklung 9

10 Gießharztransformator Schnitt Unterspannungs- Anschlussfahne Barrierezylinder Leiter Oberspannungs- Wicklung Barrierezylinder Unterspannungs- Wicklung Oberes Jocheisen Anschluss von Temperaturfühlern Fahrgestell 10

11 Oberes Presseisen Anhebeösen Kernschenkel Abstützklötze Oberspannungs- Anschlussfahnen Oberspannungs- Wicklung Dreiecks- Verbindung Unteres Presseisen Fahrrollen Unteres Jocheisen 11

12 Qualität SGB produziert seit über 30 Jahren Gießharztransformatoren damit verfügt SGB auf diesem Gebiet mit über den größten Erfahrungsschatz weltweit. Dieses außergewöhnliche Know-how spiegelt sich in besonders hohen Qualitätskennzahlen wider, wie z.b. einer MTBF von über Jahren. Selbstverständlich erfüllen SGB-Gießharztransformatoren alle gängigen Qualitätsnormen wie: Brandklasse F1 Umgebungsklasse E2 Klimaklasse C2. Der Produktbereich Gießharztransformatoren ist im Rahmen der SGB natürlich zertifiziert nach ISO 9001 und ISO Als Lieferant von OEM-Kunden mit hohen Qualitätsanforderungen sind wir mit anspruchsvollen Qualitätssystemen wie z.b. Six-Sigma vertraut. Qualität Klassifikationsgesellschaften wie Germanischer Lloyd, RINA oder Bureau Veritas haben projektbezogen SGB-Gießharztransformatoren abgenommen. 12

13 Prüfungen SGB-Gießharztransformatoren werden standardmäßig entsprechend der IEC ausgelegt und gefertigt. Durch die im IEC festgelegten Prüfungen wird in Stückprüfungen, Sonderprüfungen und Typenprüfungen nachgewiesen, dass SGB-Gießharztransformatoren in allen Punkten die geforderten Eigenschaften erfüllen. Alle Stückprüfungen und Typprüfungen, z. B. Kurzschlussprüfungen oder Wärmeläufe sowie auch viele Sonderprüfungen werden im Zuge der Wertschöpfungskette bei SGB durchgeführt. So können auch die vereinbarten besonderen Eigenschaften der Kundenspezifikation geprüft werden. Zusammen mit externen Instituten haben wir außerdem detaillierte Messungen für folgende Bereiche durchgeführt: Prüfungen EMV Elektromagnetische Verträglichkeit, zusammen mit Systron EMV GmbH, Rednitzhembach Brandgasanalyse bzw. Schwelgasanalyse von Gießharztransformatoren-Komponenten, zusammen mit dem Allianz Zentrum für Technik, München Vibrationstest, zusammen mit IABG, München Kurzschlussfestigkeit, zusammen mit FGH, Mannheim und Zkusebnictvi High Power Laboratory, Prag Zertifizierung für -50 C, zusammen mit Standard Elektro, Moskau E2 und C2 Prüfungen, zusammen mit KEMA SGB-Gießharztransformatoren werden in mehr als 35 Länder geliefert, und selbstverständlich werden die in diesen Ländern relevanten Standards wie z. B. ANSI, IEEE, GOST, etc. bei Auslegung, Fertigung und Prüfung zugrunde gelegt. 13

14 Überlastbarkeit Jeder Gießharztransformator kann, ähnlich wie flüssigkeitsgefüllte Typen, überlastet werden. Überlastbarkeit Um eine Lebensdauer von über 20 Jahren zu gewährleisten, wird die Überlast bei Gießharztransformatoren durch ein Temperatur-Überwachungssystem begrenzt, welches mit einer festgelegten Nennansprechtemperatur die Abschaltung des Transformators bewirkt. Die IEC Norm schreibt vor, dass ein Transformator mit Isolationsklasse F eine kurzzeitige Temperatur von 180 Grad Celsius ohne sofortige Schäden überstehen muss. Unsere Wahl der Nennansprechtemperatur geht von der zulässigen Erwärmung in der US-Wicklung aus. Sie beträgt einschließlich der Heißpunktrate an der Messstelle je nach Wicklungserwärmung 120 C C bezogen auf die nach VDE 0532, Teil 6 vorgeschriebene maximale Kühlmitteltemperatur von 40 C. Liegen im praktischen Betrieb die Belastung unter der Nennleistung und die Kühlmitteltemperatur unter 40 C, so ergeben sich hieraus Wicklungstemperaturen unterhalb der zulässigen Grenzwerte. Dieser Bereich kann für Überlastungen bis zum Erreichen der festgelegten Ansprechtemperatur der Thermistoren ausgenutzt werden. Die Höhe und Zeitdauer der Überlastung werden durch die vorangegangene Vorlast, die tatsächliche Umgebungstemperatur und die Wicklungszeitkonstante bestimmt. Diesen Zusammenhang zeigt das Diagramm unten für einen kva Gießharztransformator, ausgehend von einer Kühlmitteltemperatur von 20 C und verschiedenen Dauer-Vorlasten. Hieraus folgt, dass der Transformator bei einer 100%-igen Dauer-Vorlast noch ca. 19 Minuten mit 130% seiner Nennleistung bis zum Ansprechen des Temperaturüberwachungssystems betrieben werden kann. Da der Parameter Wicklungszeitkonstante sehr stark von den geforderten technischen Daten und der konstruktiven Ausführung abhängt, lassen sich keine allgemeingültigen Überlastungsdiagramme anzeigen. Auf Wunsch erstellen wir solche mit unseren Berechnungsprogrammen, wobei alle auslegungsspezifischen Parameter berücksichtigt sind (siehe Diagramm links). Wir haben die Überlastbarkeit bewusst nur für die Auslösetemperatur der Temperaturüberwachung aufgezeigt. Dadurch nutzen wir einen über die Grenztemperatur hinausgehenden Bereich nicht aus. Hierdurch wird verhindert, dass unkontrollierte Überlastungen zu solchen thermischen Beanspruchungen führen, die eine außergewöhnlich kurze Lebensdauer erbringen. 14

15 Geräusche Die Verminderung der durch Transformatoren in die Umgebung abgestrahlten Geräusche gewinnt immer mehr an Bedeutung. SGB bietet hier z.b. für Anwendungen in Krankenhäusern etc. besondere technische Lösungen. SGB-Gießharztransformatoren werden daher auch in Normalausführung mit reduzierten Verlusten und Geräuschen angeboten. Geräusche Neben der Wahl der Induktion und des Kernmaterials wirkt sich die bei der SGB eingesetzte Art der Verzapfung von Schenkeln und Jochen im step-lap Verfahren günstig auf das Geräuschverhalten wie auch auf die Verluste der Transformatoren aus. Als Geräuschkennwerte für Gießharztransformatoren im AN-Betrieb ohne Gehäuse kommen in der Praxis in Frage: Messpunktanordnung für Geräuschmessungen an Trockentransformatoren ohne Gehäuse Bezugsfläche Messpfad A bewerteter Schalldruckpegel L PA in db A bewerteter Schallleistungspegel L WA in db und zugehöriges Messflächenmaß L S in db. Die Definition dieser Werte und die Art, wie die Geräuschmessung durchzuführen ist, ist in DIN EN 60551/VDE0532 T7 festgelegt. Wichtige Begriffe in diesem Zusammenhang sind: 1 m Abstand ist 1 m Bezugsfläche (aus Fadenmaß, welches die Abstrahlfläche umschließt) Länge des Messpfades p m in m Messflächeninhalt S in m 2 (Siehe hierzu die nebenstehende obere Skizze) MA Da bei Trockentransformatoren nicht wie bei ölgefüllten Transformatoren mit ihren berührungssicheren Kesseln in 0,3 m Abstand vom Kessel gemessen werden kann, wird aus Sicherheitsgründen bei Gießharztransformatoren die Messung in 1 m Abstand von der Bezugsfläche durchgeführt. h DWA Folgender Zusammenhang von L WA und L PA mit L S ist in DIN EN 60551/VDE0532 T7 festgelegt: L WA = L PA + L S L S = 10 lg S : S 0 db S = 1,25 h x pm und S 0 = 1 m 2 pm = 4 MA + (DWA + 2) π MA = Mittenabstand in m DWA = Wicklungsaußendurchmesser in m h = Kernhöhe in m 15

16 Referenzen Das Lieferprogramm der SGB-Gießharztransformatoren umfasst Leistungen bis 25 MVA und Reihenspannungen bis 36 kv. Dies sind u. a. Standardtrafos, aber auch Stromrichtertrafos in 12-puls-, 18-puls- oder 24-puls-Ausführung, Sondertransformatoren oder Sonderprodukte wie z.b. Drosseln. Aufstellungen in Klimazonen mit extremen Niedrigtemperaturen SGB-Gießharztransformatoren sind vom unabhängigen Prüfinstitut Standard Elektro, Moskau bis -50 C zertifiziert worden. Anwendungen mit erhöhten Anforderungen Referenzen Aufstellung mit hohen Überlastforderung bis zu 450 % der Nennleistung SGB-Gießharztransformatoren versorgen die U-Bahn- und Nahverkehrsbahnnetze in vielen Weltstädten wie z.b. Berlin, Washington, Dallas, Los Angeles, San Francisco oder Shanghai. Nahverkehrsanbindungen U-Bahnen Aufstellungen mit hoher Umgebungs- und Schwingungsbelastung SGB-Gießharztransformatoren werden aufgrund ihrer robusten Ausführung wie z.b. glasfaserverstärkte Oberspannungswicklung bevorzugt eingesetzt in: Windenergie onshore und offshore, Schiffsbau und Ölplattformen. Eisregionen Die typischen Einsatzgebiete Industrielle Verteilungsnetze SGB-Gießharztransformatoren stehen hier im Lastschwerpunkt und erlauben einen wirtschaftlichen Betrieb. Automobilindustrie Hochregionen Chemische Werke und Raffinerien Papierindustrie Stahlwerke Ölplattformen Onshore- und Offshore Windkraftanlagen Glasindustrie Halbleiter- und Solarindustrie 16

17 Großbauten SGB-Gießharztransformatoren können über alle Ebenen verteilt werden und sichern eine verlustarme und kostengünstige Verteilung. Energieerzeugung SGB-Gießharztransformatoren stehen aufgrund ihrer hohen Zuverlässigkeit in jeder Art von Energieerzeugungsanlagen, da ein Ausfall hier sehr dramatische Folgen mit sich bringen kann. Hochschulen Kliniken Kohle- und Blockheizkraftwerke Biogasanlagen Hotelanlagen Rechenzentren/Provider Hochhausanlagen Banken Kundenstationen SGB-Gießharztransformatoren stehen in Einzelstationen in kleinen Industriebetrieben, Supermärkten und Einkaufszentren. Kernkraftwerke Solar- und Windkraftanlagen Infrastruktur Überall dort, wo ein reibungsloser Betrieb einer kompletten Infrastruktur von der Zuverlässigkeit einzelner, weniger Komponenten abhängt, werden ganz besondere Qualitätsmaßstäbe angesetzt. Hierzu sind SGB-Gießharztransformatoren aufgrund ihrer außerordentlichen Zuverlässigkeit, dank des einzigartigen Wickelprinzips, prädestiniert. Referenzen Flughäfen Containerdocks und Häfen Einkaufszentren und Supermärkte Fabrikationsstätten Wasserschutzgebiete Die Umweltverträglichkeit der SGB-Gießharztransformatoren erlaubt den Einsatz in Wasserschutzgebieten, z.b. auch als Maststation. Forschung und Entwicklung Die Wissenschaft stellt häufig besondere technische Anforderungen, die sich grundlegend von denen im industriellen Einsatz unterscheiden. Aufgrund der hohen technischen Kompetenz der SGB und der Qualität der SGB-Gießharztransformatoren ist die SGB auch in diesem Bereich der bevorzugte Lieferant für z.b. Kernfusionsanlagen oder Teilchenbeschleuniger. 17

18 Aufstellbedingungen SGB-Gießharztransformatoren stellen die geringsten Anforderungen an den Aufstellungsort. Dies ergibt sich aus den genannten Vorschriften für Grundwasserschutz, Brandschutz, Funktionserhalt in DIN VDE 0101, DIN VDE 0108 und der ELT Bau VO. Bei den SGB Gießharztransformatoren sind keine Schutzmaßnahmen für den Gewässerschutz erforderlich. Aufstellbedingungen Sollte der Gießharztransformator mit Nennspannung über 1 kv jedoch für Anlagen für Menschenansammlungen nach DIN VDE 0108 und Elt Bau VO vorgesehen werden, ergeben sich die dafür vorgeschriebenen zusätzlichen Anforderungen. SGB-Gießharztransformatoren weisen den Schutzgrad IP 00 auf und sind für die Innenraumaufstellung bestimmt. Die Gießharz-Oberfläche der Trafowicklung ist im Betrieb nicht berührungssicher. Deswegen ist ein Schutz gegen zufälliges Berühren notwendig, den man dadurch erreichen kann, indem Schutzleisten oder Gitter in den Trafozellen angebracht werden, welche mit dem richtigen Schutzabstand nach EN zu versehen sind. Andernfalls müssen sie zum Schutz vor Wasser mit einem Gehäuse entsprechender IP Schutzart versehen werden. Gießharztransformatoren können mit Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen zusammen in einem Raum untergebracht werden. Da hier keine zusätzlichen Maßnahmen für Ölauffangwannen bzw. Brandschutz erforderlich sind, können bauseits erhebliche Kosten für Transformatorzellen eingespart werden. Bei Freiluftaufstellung ist ein Gehäuse zwingend vorgeschrieben. Die IP Schutzart des Gehäuses ist dann hierfür zu bestimmen. Es ist erforderlich, besondere extreme Aufstellungsbedingungen vor Ort bei der Anlagenplanung zu berücksichtigen. So müssen etwa beim Einsatz eines Gießharztransformators in Höhen von über m aufgrund der geringen Luftdichte besondere Maßnahmen ergriffen werden. SGB berät Sie individuell und passt die Anlage an die Gegebenheiten vor Ort an. Auch für den Einsatz von Gießharztransformatoren in Schiffen, Baggern, Erdbebengebieten, Windkraftanlagen etc. mit ihren erhöhten mechanischen Beanspruchungen sind SGB Gießharztransformatoren mit konstruktiven Zusätzen gerüstet. Zudem haben SGB-Gießharztransformatoren den entscheidenden Vorteil, dass alle Bauteile immer sichtbar sind somit können eventuelle mechanische Schäden sofort erkannt und repariert werden. 18

19 Transformator-Optionen Gehäuse Von ihrer Bauart her sind Gießharztransformatoren nicht berührungssicher. Bei zugänglicher Aufstellung sind deshalb Schutzeinrichtungen und/oder -gehäuse erforderlich, deren Schutzgrad nach DIN und DIN / VDD 101 ausgewählt werden kann. Der SGB-Gehäuse-Baukasten bietet kostengünstige Normgehäuse mit Ausstattungsmöglichkeiten sowie einfache Montage vor Ort durch vormontierte Anlieferung. Standardmäßig wird für Innenraumaufstellungen IP23 und für Freiluftaufstellung IP33 angeboten, aber auch alle anderen Optionen sind lieferbar. Für den Kabelanschluss von unten sind Einführungsplatten und Halteeisen vorgesehen. Die Gehäuse besitzen zur Abführung der Transformatorverlustleistung entsprechende Lufteintritts- und Luftauslassöffnungen für natürliche bzw. erzwungene Luftkühlung. Am Aufstellungsort muss dafür gesorgt sein, dass die erforderliche Kühlluft freien Zu- und Abgang hat. Leistungserhöhung durch Lüfter Der Gießharztransformator mit der Kühlart AN kann leicht durch Anbau von Lüftern in die Kühlart AF umgewandelt werden, verbunden mit einer Leistungssteigerung bis 40%, in Sonderfällen sogar darüber. Diese Möglichkeit bietet dem Planer Freiräume in der Anlagenkonzeption. Grundsätzlich ist es möglich, die Ausnutzung der in der Kühlart AF möglichen Leistung im Normalbetrieb regelmäßig zu erlauben. Ein außerordentlicher Lebensdauerverbrauch ist damit nicht verbunden. Günstig sieht das Sicherheitskonzept für ein Verteilernetz mit zwei oder mehr Gießharztransformatoren aus. Dimensioniert man die Transformatoren so, dass im Normalbetrieb ca. 70% der Leistung benötigt wird eine aus Gründen der Wirtschaftlichkeit ohnehin vernünftige Auslegung würde bei Ausfall eines Transformators die AF-Leistung eines anderen Transformators ausreichen, um die Leistung des ausgefallenen Transformators ohne Betriebseinschränkung zu übernehmen. Transformator-Optionen 19

20 Zubehör und Überwachung Zubehör und Überwachung Transformator-Ausrüstung Zusätzlich zu den grundsätzlichen Bestandteilen Kern, Wicklungen und mechanischer Halterahmen wird eine Transformator-Ausrüstung benötigt, um ihn in die jeweilige elektrische Anlage zu integrieren. Das sind unverzichtbar die Anschlüsse und die Transformatorüberwachung sowie als Option Lüfter, Gehäuse und weitere mechanische Anbauteile wie Stromschienen, Erdungsschalter, Kugelfestpunkte und Transformatorlager je nach spezieller Anlagekonfiguration. Elektrische Anschlüsse Oberspannungs- und Unterspannungsanschlüsse liegen standardmäßig einander gegenüber auf den Längsseiten des Transformators. (Abb. 1) Die OS-Anschlusspunkte sind mechanisch und elektrisch integriert in die OS-Gießharzspule, zusammen mit den Anzapfungslaschen zur Spannungsumstellung. (Abb. 2) Die Unterspannungsanschlussschienen, einschließlich des Sternpunktes, sind nach oben herausgeführt. (Abb. 3) Ausführung der Anschlüsse KVA (Abb. 4) KVA (Abb. 5) kva (Abb. 6) kva (Abb. 7) Dies sind die Standard-Anschlüsse für die Schaltgruppe Dyn, andere projektspezifische Anschlüsse sind auf Anfrage möglich. 7 20

21 Temperaturüberwachung Die Temperaturüberwachung mittels PTC (Widerstände mit plötzlichem Anstiegsverhalten bei der Ansprechtemperatur) wird generell für jeden Gießharztransformator vorgesehen. Da die US- und OS-Wicklungen im thermischen Gleichgewicht zueinander stehen, sind die Thermistoren aus Isolationsgründen an der US-Wicklung angebracht. Sie schützen vor allem die vakuumvergossenen Hochspannungswicklungen gegen unzulässig hohe Temperaturen, die bei Überlastung, unzureichender Kühlung und hoher Umgebungswärme vorkommen können. Auf Kundenwunsch sind auch PT100 sowie eine Kernüberwachung mittels PT100 oder PTC möglich. In der Regel werden zwei Systeme eingebaut: Das erste meldet die Überschreitung der Temperatur, die dem normalen Lebensdauerverbrauch zugrunde liegt, d.h. Dauernennlast bei 20 C Kühlmitteltemperatur. Es soll den Betreiber warnen und zu Entlastungsmaßnahmen anregen. Das zweite System ist auf die Grenztemperatur der deklarierten Temperaturklasse abgestimmt, die wegen eines beschleunigten Lebensdauerverbrauches nicht überschritten werden soll. Hierbei soll der Transformator abgeschaltet werden. Die Leitungen der drei Widerstände sind in Reihe auf eine Klemmleiste geführt. Von hier aus erfolgt eine Zweileiterverbindung zum Auslösegerät, welches zum freien Einbau in die Schaltanlage lose mitgeliefert wird. Zubehör und Überwachung 21

22 Auswahltabelle Reihe 10 (Um = 12 kv) Leistung Verluste / Geräusche / Gewicht Maße in mm kva Typenbez. 1 Typenbez. 2 P O P k 75C P k 120C u k L PA L WA Gesamtgewicht A B C D E F G (W) (W) (W) (%) (db) (db) (kg) DTTHL 50/ DTTHL 100/ DTTHL 160/ DTTHL 250/ DTTHM 250/ DTTH 400/ DTTHL 400/ DTTHM 400/ DTTHYL 400/ DTTHYM 400/ DTTH 500/ DTTHL 500/ DTTHM 500/ DTTHYL 500/ DTTHYM 500/ DTTH 630/ DTTHL 630/ DTTHM 630/ DTTHYL 630/ DTTHYM 630/ DTTH 800/ DTTHL 800/ DTTHIL 800/ DTTH 1.000/ DTTHL 1.000/ DTTHIL 1.000/ DTTH 1.250/ DTTHL 1.250/ DTTHIL 1.250/ DTTH 1.600/ DTTHL 1.600/ DTTHIL 1.600/ DTTH 2.000/ DTTHL 2.000/ DTTHIL 2.000/ DTTH 2.500/ DTTHL 2.500/ DTTHIL 2.500/ A D C Auswahl-Tabellen, normale und geräuscharme Ausführung. Blitzstoßspannungen nach IEC Angegebene Schallpegel gelten für AN- Betriebe ohne Gehäuse. Schalldruckpegel Messabstand 1 m Schallleistungspegel siehe Seite 15, Geräusche Abweichende Leistungen, Ausführung für Um 36 kv sowie abweichende Prüfpegel auf Anfrage Schaltgruppen bis 125 kva Yzn 5, darüber Dyn 5 F E B G 22

23 Auswahltabelle Reihe 20 (U m = 24 kv) Leistung Verluste / Geräusche / Gewicht Maße in mm kva Typenbez. Typen- P O P k 75C P k 120C u k L PA L WA Gesamt- A B C D E F G 1 bez. 2 (W) (W) (W) (%) (db) (db) gewicht (kg) DTTHL 50/ DTTHXL 50/ DTTHL 100/ DTTHXL 100/ DTTHL 160/ DTTHXL 160/ DTTHL 250/ DTTHM 250/ DTTHXL 250/ DTTHXM 250/ DTTH 400/ DTTHL 400/ DTTHM 400/ DTTHXL 400/ DTTHXM 400/ DTTH 500/ DTTHL 500/ DTTHM 500/ DTTHXL 500/ DTTHXM 500/ DTTH 630/ DTTHL 630/ DTTHM 630/ DTTHXL 630/ DTTHXM 630/ DTTH 800/ DTTHL 800/ DTTHIL 800/ DTTH 1.000/ DTTHL 1.000/ DTTHIL 1.000/ DTTH 1.250/ DTTHL 1.250/ DTTHIL 1.250/ DTTH 1.600/ DTTHL 1.600/ DTTHIL 1.600/ DTTH 2.000/ DTTHL 2.000/ DTTHIL 2.000/ DTTH 2.500/ DTTHL 2.500/ DTTHIL 2.500/ Tabellen-Legende Normal-Ausführung Verlust- und geräuscharme Ausführung Industrie- oder Sonderausführung Details zu allgemeinen Planungshinweisen, Aufstellungsbedingungen oder Anschlüssen finden Sie im Internet unter: 23

24 Partners in Power STARKSTROM-GERÄTEBAU GMBH Ohmstraße 10 D Regensburg Telefon: +49 / 941 / Telefax: +49 / 941 / sgb@sgb-trafo.de Ein Unternehmen der SGB-SMIT Gruppe: STARKSTROM-GERÄTEBAU GMBH Regensburg Deutschland Telefon: +49 / 941 / SÄCHSISCH-BAYERISCHE STARKSTROM-GERÄTEBAU GMBH Neumark Deutschland Telefon: +49 / / 83-0 SMIT TRANSFORMATOREN B.V. Nijmegen Niederlande Telefon: +31 / 24 / SMIT TRANSFORMATOR SERVICE Nijmegen Niederlande Telefon: +31 / 24 / SMIT TRANSFORMER SALES INC. Summerville SC USA Telefon: +1 / 843 / SGB-USA INC. Golden, CO USA Telefon: +1 / 720 / AM SGB SDN. BHD. Nilai Malaysia Telefon: +60 / 6 / GT-03-D-2012 Technische Änderungen vorbehalten.