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Der Umspannwerk-Transformator – eine Schlüsselkomponente des Stromverteilungsnetzes

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Umspannwerk-Transformator

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Ein Verteiltransformator ist ein Transformator, der in einer Verteilerstation installiert ist, um Mittel- oder Hochspannungsstrom auf niedrigere Verteilerspannungen abzuzweigen und an private, gewerbliche und industrielle Verbraucher zu liefern. Er dient als Schnittstelle zwischen dem Übertragungs- oder Unterübertragungsnetz und dem lokalen Verteilungsnetz.

Typische Spezifikationen
·Primärspannung: 33 kV, 66 kV, 110 kV oder 132 kV
·Sekundärspannung: 11 kV, 6,6 kV, 3,3 kV oder 400/230 V
·Höchste Systemspannung: Bis zu 145 kV (je nach Ausführung)
·Nennleistung: 5–100 MVA
·Frequenz: 50 Hz oder 60 Hz
·Anzahl der Phasen: Dreiphasig
·Kühlungsart: ONAN, ONAF
·Isolierung: Mineralöl oder natürliche/synthetische Esterflüssigkeit
·Stufenschalter: Off-Circuit-Stufenschalter oder On-Load-Stufenschalter (OLTC)
·Vektorgruppe: Dyn11, YNd11, YNyn0+d11 oder wie angegeben

Gängige Spannungsverhältnisse
Typische Konfigurationen von Verteiltransformatoren in Umspannwerken umfassen:
·132/33 kV
·110/33 kV
·66/11 kV
·33/11 kV
·33/6,6 kV
·11/0,4 kV (400/230 V)

Standard-Nennleistungen
Gängige Nennleistungen sind:
·5 MVA
·10 MVA
·16 MVA
·20 MVA
·25 MVA
·31,5 MVA
·40 MVA
·50 MVA
·63 MVA
·80 MVA
·100 MVA

Hauptkomponenten
·Laminierter Magnetkern
·Hochspannungswicklung
·Niederspannungswicklung
·Hauptbehälter
·Transformator-Isolieröl
·Konservatorbehälter
·Kühlkörper
·Hoch- und Niederspannungsdurchführungen
·Laststufenschalter (zur Spannungsregelung)
·Buchholz-Relais
·Überdruckvorrichtung
·Ölstandsanzeige
·Temperaturanzeigen
·Silikagel-Entlüftungsvorrichtung
·Schaltanlage und Überwachungsausrüstung

Anwendungsbereiche
·Verteilerstationen von Energieversorgungsunternehmen
·Städtische Stromverteilungsnetze
·Gewerbegebiete
·Gewerbegebiete
·Umspannwerke für erneuerbare Energien
·Flughäfen, Krankenhäuser und große Infrastruktureinrichtungen

Kühlverfahren
·ONAN Öl-Naturlüftung-Naturlüftung
·ONAF Öl-Naturlüftung-Zwangsbelüftung

Größere Anlagen können bei höherer Belastung auch eine OFAF-Kühlung (Öl-Naturlüftung-Zwangsbelüftung) verwenden.

Schutzsysteme
·Differentialschutz (87T)
·Begrenzter Erdschlussschutz (REF)
·Überstromschutz (50/51)
·Erdschlussschutz (50N/51N)
·Buchholz-Relais
·Druckentlastungsvorrichtung
·Öl- und Wicklungstemperaturschutz
·Überspannungsableiter
·Übererregungsschutz (24)

Routinemäßige Werksprüfungen
Zu den typischen Prüfungen gehören:
·Messung des Wicklungswiderstands
·Überprüfung des Windungsverhältnisses und der Vektorgruppe
·Messung des Isolationswiderstands
·Leerlaufverluste und Erregerstrom
·Lastverluste und Impedanzspannung
·Prüfung der Wechselstrom-Haltespannung
·Prüfung der induzierten Überspannungsfestigkeit
·Blitzimpulsprüfung (sofern zutreffend)
·Prüfung der dielektrischen Festigkeit des Öls
·Leckageprüfung
·Funktionsprüfung des Zubehörs

Überwachungsfunktionen
Moderne Verteiltransformatoren in Umspannwerken können Folgendes umfassen:
·Online-Analyse gelöster Gase (DGA)
·Überwachung der Öltemperatur an der Oberseite und der Wicklungstemperatur
·Sensoren zur Erfassung des Feuchtigkeitsgehalts im Öl
·Zustandsüberwachung der Durchführungen
·Lastüberwachung
·SCADA-Fernanbindung

Anwendbare Normen
·IEC 60076 – Leistungstransformatoren
·IEEE C57-Reihe – Normen für Leistungstransformatoren
·IEC 60137 – Isolierte Durchführungen
·IEC 60296 – Mineralölisolierungen
·IEC 60599 – Analyse gelöster Gase (DGA)

Vorteile
·Hoher Wirkungsgrad, typischerweise 99,2–99,8 %
·Zuverlässige Spannungsumsetzung für lokale Verteilungsnetze
·Unterstützt die Spannungsregelung mit OLTC
·Lange Lebensdauer von 30–50 Jahren bei ordnungsgemäßer Wartung
·Für den Dauerbetrieb im Freien ausgelegt
·Kompatibel mit modernen Überwachungs- und Automatisierungssystemen

Ein Verteiltransformator ist eine Schlüsselkomponente des Stromverteilungssystems und senkt die Spannungen von Übertragungs- oder Unterübertragungsspannungen (wie 132 kV, 66 kV oder 33 kV) auf Verteilerspannungen (wie 11 kV oder 400/230 V). Mit Nennleistungen, die in der Regel zwischen 5 MVA und 100 MVA liegen, gewährleisten diese Transformatoren eine zuverlässige und effiziente Stromversorgung der nachgeschalteten Verteilungsleitungen und Endverbraucher.