Gießharztransformatoren

Das Lieferprogramm der SGB-SMIT Gruppe  umfasst  Gießharztransformatoren (aus Fertigungsstandorten in Deutschland, Malaysia und den USA) mit Leistungen bis 25 MVA und Reihenspannungen bis 36 kV genauso wie Stromrichter-, Verteil- oder Sondertransformatoren. 
Mit mehr als 30 Jahren Erfahrung im Bau von Gießharztransformatoren besitzt SGB mit den größten Erfahrungsstand weltweit, was in außerordentlich hohen Qualitätskennzahlen wie z.B. einer MTBF von über 2.400 Jahren zum Ausdruck kommt.

Verlässliche Qualität

Die ausgesprochen hohe Qualität der SGB-SMIT Gießharztransformatoren hat einen Namen:

  • Uni|Q
     

SGB-SMIT produziert seit über 30 Jahren Gießharztransformatoren – damit verfügt SGB-SMIT
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 2.400 Jahren (MTBF = mean time between failure = mittlere Zeit zwischen Ausfällen).

  • Sicherer & zuverlässiger Betrieb: MTBF > 2.400 Jahre
     

Eine Kombination aus jahrzehntelanger Erfahrung, einzigartigem Design, computergesteuerter Produktionsprozess-Überwachung und außerordentlichen eigenen Testeinrichtungen resultiert in einem sicheren und zuverlässigen operativen Betrieb. 

1. Jahrzehntelange Erfahrung

  • Umfangreiche, weltweite Betriebserfahrung inklusive internationaler Produktionsstätten. 
  • Erstklassige internationale Referenzen in allen Branchen. 
  • Umfassendes Know-how und langjährige Erfahrung bei Onshore-Windkraftanlagen inklusive speziellem Kühlungssystem: Jet System
  • Speziell auf die Bedingungen auf hoher See zugeschnittenes Transformatorsystem für Offshore-Windkraftanlagen mit jahrelanger Betriebserfahrung: Safe-System
  • Optimale Lösungen für alle Industrieanwendungen mit extremen Klimabedingungen – egal ob extrem heiß oder kalt: All Climate Safe System
     

2. Einzigartiges Design
 
Die Lagenwicklung ist die elektrisch beste bzw. zuverlässigste Option.
Daher folgen nahezu alle Ölverteilungstransformatorenhersteller diesem Prinzip. Viele Millionen von ihnen sichern über Jahrzehnte die Energieversorgung in vielen Ländern weltweit. SGB-SMIT nutzt als einziger Gießharztransformatorenhersteller dieses Prinzip!

3. Computergesteuerte Produktionsprozess-Überwachung (CAQ)

Zwecks Sicherstellung einer homogenen Produktqualität an allen internationalen Standorten hat SGB eine computergesteuerte Produktionsprozess- Überwachung an allen Arbeitsplätzen der Fertigung eingerichtet und ist damit Vorreiter bei der Implementierung eines solchen Systems bei der Fertigung von Gießharztransformatore.

4. Außerordentliche eigene Testeinrichtungen

  • Alle gängigen Prüfungen für Routine- und Typtest gemäß internationaler Normen im eigenen modernen Prüffeld.
  • SGB-SMIT ist der erste Trafohersteller weltweit mit eigenem C2/C3-Prüffeld zum Nachweis der Klimaklasse.
  • Erster Trafohersteller weltweit mit eigenem E2/E3 Prüffeld zum Nachweis der Umgebungsklasse.
  • Verifizierung von eigenen Prüfungen durch TÜV-Süd oder anderen anerkannten Prüfinstituten.
1. Jahrzehntelange Erfahrung
1. Jahrzehnte- lange Erfahrung
1. Jahrzehntelange Erfahrung
2. Einzigartiges Design
2. Einzigartiges Design
3. Computergesteuerte Produktionsprozess-Überwachung (CAQ)
4. Außerordentliche eigene Testeinrichtungen
4. Außerordentliche eigene Testeinrichtungen
4. Außerordentliche eigene Testeinrichtungen

Produktauswahl

Eigene Testeinrichtungen

SGB-SMIT Gießharztransformatoren werden standardmäßig entsprechend der IEC 60076-11 ausgelegt und gefertigt.

Im Zuge der Wertschöpfungskette bei SGB-SMIT werden die in der Norm festgelegten Prüfungen im eigenen modernen Prüffeld durchgeführt:

  • Alle Stückprüfungen
  • Alle Typprüfungen
  • Sonderprüfungen
  • Geräuschmessung
  • Nachweis der Klimaklasse (C2/C3)
  • Nachweis der Umgebungsklasse (E2/E3)


SGB-SMIT ist der erste Trafohersteller weltweit mit eigener C2/C3- und E2/E3-Prüfmöglichkeit!

Externe Sonderprüfungen:

  • Prüfung des Brandverhaltens (zerstörende Prüfung)
  • Dynamische Kurzschlussprüfung nach IEC und GOST


Detaillierte Messungen in externen Instituten
Zusammen mit externen Instituten haben wir außerdem detaillierte Messungen für wichtige technische Bereiche durchgeführt:

  • Elektromagnetische Verträglichkeit EMV
  • Brandgasanalyse bzw. Schwelgasanalyse
  • Vibrationstest
  • u.a.


SGB-SMIT Gießharztransformatoren werden in mehr als 50 Länder geliefert – selbstverständlich werden die in diesen Ländern relevanten Standards wie z.B. ANSI, IEEE, GOST, etc. bei Auslegung, Fertigung und Prüfung zugrundegelegt.

Projektbezogene Abnahmen/Verifizierungen von Klassifizierungsgesellschaften wie Lloyd‘s Register, DNV, Bureau Veritas oder anderen externen Prüfinstituten, wie z.B. TÜV-Süd gehören zu unserem Tagesgeschäft

Caq (Computer-aided quality)

Basierend auf einer exakten Analyse gemäß Automobilstandard werden permanent alle relevanten Produktionsparameter jedes Transformators aufgenommen und online mit den Soll-Werten verglichen. Nur wenn alles korrekt ist, folgt der nächste Produktionsschritt.

Dieses System ermöglicht auch eine gleichbleibende Qualität über große Stückzahlen sowie an allen internationalen Standorten der SGB-SMIT Gruppe.

Technische Information

Konstruktionsinformationen

Allgemeine technische Daten

Type: Drehstrom-Gießharz-Transformator
Oberspannungswicklungsmaterial: Aluminium/Kupfer
Unterspannungswicklungsmaterial: Aluminium/Kupfer
Kühlung: AN
Frequenz: 50 Hz
Phasen: 3
max. Aufstellungshöhe: < 1000 Meter über Meeresspiegel
Höchste Spannung für Betriebsmittel Um OS: 7,2 kV 12 kV 17,5 kV 24 kV 36 kV
Nenn-Stehwechselspannung (Kurzzeitprüfung): 20 kV 28 kV 38 kV 50 kV 70 kV
Nenn-Stehblitzstoßspannung (Scheitelwert): 40 oder 60 kV 60 oder 75 kV 75 oder 95 kV 95 oder 125 kV 145 oder 170 kV
Höchste Spannung für Betriebsmittel Um US: 1,1 kV
Nenn-Stehwechselspannung (Kurzzeitprüfung): 3 kV
Umgebungs-; Klima-; Brandklasse: E1 auf Anfrage E2; C2; F1
max. Umgebungstemperatur: 20°C im Jahresmittel / 30°C im Tagesmittel / 40°C max. Umgebungstemperatur
Wicklungsübertemperatur: 100 K
Schaltgruppe: Dyn 5
Anzapfungen (OS-seitig): ± 2 x 2,5 %, ± 5 %
Isolierstoffklasse: F
Anforderungen/Normen: VDE 0532 Teil 6, IEC 726
Prüfungen: gemäß VDE0532 Teil 6, gemäß IEC 726
Ausrüstung und Zubehör: 2 Kaltleiterfühler pro Phase für Warnung und Abschaltung, Hebeösen, Erdungsschrauben, Leistungsschild, Fahrrollen umstellbar für Längs- und Querfahrt, Anzapfungen umstellbar im spannungslosen Zustand mittels Schaltlaschen Farbgebung Kern und Preßeisen: RAL5013

Kern

Für die Berechnung von Kernen für Gießharztransformatoren sind Leerlaufverluste, Geräusche und Leerlaufstrom ganz wesentliche, in vielen Fällen entscheidende Qualitätsmerkmale. Daher kommt dem Engineering der Kernauslegung eine besondere Rolle zu. Hierzu gehören die exakte geometrische Auslegung, die Festlegung von Materialeigenschaften des zu verwendenden Magnetbleches und viele Details u.a. konstruktive Maßnahmen zum Beherrschen von z.B. Vibrationen, Schräglagen und anderen mechanischen Anforderungen.
 
Produziert werden die Transformatorenkerne heutzutage auf speziellen Maschinen, die aus vorgefertigten und exakt vorgemessenen Blechcoils komplette Kerne gemäß unseren Vorgaben herstellen. SGB-SMIT bedient sich hierbei der qualitativ besten Spezialisten und arbeitet mit diesen in langfristigen Partnerschaften sehr eng zusammen. Logistisch erfolgen die Anlieferungen täglich just-in-time.
 
Eine Kernbeschichtung mit einem hochtemperaturbeständigen Lack ist geeignet für alle – auch extreme – Aufstellungsbedingungen. Neben dem Korrosionsschutz wird dadurch zusätzlich die Stabilität des Kerns erhöht, da der SGB-SMIT 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.

OS Wicklung

Die Oberspannungswicklung (OS Wicklung) ist das Herzstück des Gießharztransformators.
Hier liegt das große technische Know-how von SGB-SMIT.
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. Dabei zeichnen sich die SGB-SMIT Fertigungstechnologie und die eingesetzten Materialien durch wichtige Alleinstellungsmerkmale aus , die sie zum einen technisch von anderen Gießharztransformatoren unterscheiden und zum anderen zu einer zuverlässigen und sicheren Lösung machen.

  • Reserves-equipped
    Thermische Reserven durch besondere Primärisolation ermöglichen Überlast.
  • Endurance-enhanced
    Kühlkanäle gewährleisten hohe Lebensdauer.
  • Surge-proof
    Doppellagenwicklung macht das Beherrschen hoher Stoßspannungen möglich.
  • Quantum-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.


Reserves-equipped
Thermische Reserven ermöglichen Überlast

SGB-SMIT 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-SMIT Gießharztransformatoren, denn SGB-SMIT 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-SMIT Gießharztransformatoren überwiegend gemäß der Temperaturklasse F (155°C) auslegungsbedingt ausgenutzt werden, hat die Primärisolation erhebliche Temperaturreserven.

 
Endurance-enhanced
Hohe Lebensdauer gewährleisten

Gießharztransformatoren müssen die in den Wicklungen entstehende Verlustwärme über die Spulenoberfläche an die Kühlluft abgeben. Die Dimensionierung der Spulen erfolgt so, dass die zugelassenen Übertemperaturen gemäß der Isolierstoffklassen nicht überschritten werden.

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-SMIT gewählte Technologie der Doppellagenwicklung 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. SGB-SMIT Gießharzspulen können sogar mit mehreren Kühlkanälen ausgestattet sein.

SGB-SMIT 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.

 
Surge-proof
Hohe Stoßspannungen werden sicher beherrscht

Nur SGB-SMIT 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 bei diesen Wicklungstypen.
  • Die SGB-SMIT Doppellagenwicklung dagegen gewährleistet eine lineare Stoßspannungsbeanspruchung für alle Wicklungen.


 
Quantum-leap
Temperaturschocks zuverlässig überstehen

Gießharztransformatoren unterliegen bei ihrem Transport mechanischen und insbesondere im Betrieb starken thermischen Schockbeanspruchungen. Daher ist die Fähigkeit des Transformators, steile oder extreme 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.

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.

Ganz anders bei SGB-SMIT. Hier besteht das Verbundsystem aus einem glasfaserverstärkten Epoxidharz zwischen den Lagen und an der Oberfläche mit hoher Zugfestigkeit im Bereich von 120 N/mm. Der Vorteil des von SGB-SMIT gewählten Verbundsystems hat sich auch im Test vielfach bestätigt. Die für die Klimaklasse C2 geforderten Temperaturschockprüfungen nach IEC 60076-11, ausgehend von einer Temperatur von -25°C, haben SGB-SMIT Gießharzspulen auch bei einer Ausgangstemperatur von -50°C sicher bestanden

US Wicklung

Fast immer ist die Unterspannungswicklung bei SGB-SMIT Gießharztransformatoren als Bandwicklung ausgeführt. Ausnahmen gibt es aus technischen Gründen nur bei Leistungen unter 160 kVA und Spannungen über 3 kV.
 
Die Vorteile dieser Wicklungsform sprechen für sich:

  • Reduzierung der Zusatzverluste
  • Ausgeglichene Temperaturverteilung in der Wicklung
  • Hohe Kurzschlussfestigkeit 

 
Um die Ausleitungsschienen mit den Bändern zu verbinden, gibt es zwei gängige Verfahren:

  • Das Anschweißen unter Schutzgas oder das Kaltschweißen unter hohem Druck (400 kN).
  • Seit mehr als 20 Jahren wird bei SGB-SMIT nur noch das Kaltschweißen verwendet.

 
Vorteil:

  • 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 Zylinder, der die radialen Kurzschlusskräfte - im Gegensatz zur sonst üblichen Lösungen -  freitragend aufnehmen kann. Die einfache Abstützung zum Kern dient lediglich der Zentrierung.

Die Wicklungsränder werden zusätzlich verfestigt und bilden somit einen zuverlässigen Schutz gegen Eindringen von Feuchtigkeit und erhöhen die mechanische Festigkeit. Diese Technologie hat sich über viele Jahrzehnte in u.a. extremen Einsatzfällen bewährt und ist gleichwertig mit einer vergossenen Wicklung.

Lüfter

Gießharztransformatoren können mit Lüftern zur Leistungserhöhung ausgestattet werden. Durch die forcierte Kühlung ist eine Leistungserhöhung bis zu 40 % möglich. Bei optimaler Auslegung kann auch ein größerer Wert erreicht werden. Dieser ist dann durch entsprechende Wärmeläufe im Prüffeld zu ermitteln.

Für die forcierte Kühlung von Gießharztransformatoren bieten sich folgende Varianten an:

Freiaufgestellter Gießharztransformator

Anbau von 2 Lüftern am unteren Presseisen, jeweils auf der Ober- und Unterspannungsseite des Transformators:

Dies ist im Allgemeinen üblich bei einer freien Aufstellung des Transformators ohne Gehäuse. Die durchschnittliche Leistungserhöhung beträgt hier 40 Prozent. Das heißt einem Gießharztransformator mit 1000 kVA AN (natürliche Kühlung) Leistung können mit Lüftern 1400 KVA entnommen werden. Die SGB hat diese Leistungserhöhung mit den verwendeten Lüftern der Firma Ruck in vielen Wärmeläufen nachgewiesen.

Einbau des Gießharztransformators in einem Gehäuse, Schutzart <= IP33

Wird der Gießharztransformator in einem Gehäuse eingebaut bzw. steht er in einem mehr oder weniger geschlossenen Raum ist grundsätzlich für eine ausreichende Belüftung zu sorgen. Dies gilt sowohl für den AN Betrieb als auch für den AF Betrieb. Bei Gehäusen hängt dies vor allem von der gewählten Schutzart ab.

Die Luftleitplatten werden so angefertigt, dass sie den Luftraum zwischen Schutzgitter des Gehäuses und Transformator abdecken. So wird beim Betrieb des Lüfters dafür gesorgt, dass die kühle Außenluft durch den Transformator und dessen Wicklungen gezogen wird.

Bei Bedarf können auch hier noch zusätzlich Lüfter, gestrichelt dargestellt, montiert werden, die bei Bedarf zugeschaltet werden können.

Sofern die dargestellten Lösungen nicht Ihren Anforderungen entsprechen, erarbeiten wir mit Ihnen gerne auch kundenspezifische Lösungen. Bitte sprechen Sie uns an.

Des Weiteren sehen Sie bitte folgende Informationen:

Lüfterauswahltabelle

Hinweis:
Kühltraversen verwendbar für Preßeisen U120 bis U180
Trafos bis 1250 kVA - 2 Motore / > 1250 kVA - 4 Motore
Falls Kühltraversen mit 2 Motoren nicht zugeordnet werden können (Länge), werden Lüfter mit 4 Motoren verwendet.

Montageanleitung für den nachträglichen Anbau

Achtung: Vor Montagebeginn Transformator abschalten, erden und vor Wiedereinschalten sichern. Die gültigen Sicherheitsvorschriften gemäß VDE bzw. IEC sind strikt einzuhalten!

Folgendes Montagematerial wird benötigt: 8 Schrauben M12x30 A4H (M200154) oder in A2-Ausf. (M204244)
Befestigung der Haltewinkel am Presseisen: 8 Federringe A12 (M204526), 8 Scheibe DIN 125 A13 A4H (M200295) in A2-Ausf. (M200315) Scheibe A2 4/13/43.5 (M218188)
Montage der Traveresen: 16 Blechschrauben M4 x 20
Einstellung der Traversenlänge: je Lüfter mit Torxschrauben (Beistellung)

Die Verbohrung der unteren beiden Presseisen auf der Oberspannungsseite und Unterspannugsseite des Gießharztransformators ist auf der Zeichnung T688843 dargestellt.
Nach dem Bohren der Löcher in die Presseisen (Lochdurchmesser 14 mm) sind die Bohrspäne sorgfälltig zu entfernen. Korrosionschutz ist an den Bohrlöchern aufzubringen!
Es erfolgt die Montage der Haltewinkel an die Presseisen mit Schraube M 12.
Anzug der Schrauben mit Drehmoment größer 70 Nm. Es ist empfehlenswert die Schrauben erst nach Anbau der Traverse festzuschrauben.

Die 2 Torxschrauben, die die Längenverstellung der Traversen während des Transportes fixieren, sind zu öffnen und die für den Transformator passende Länge der Traverse ist einzustellen bzw. anzupassen.
Ist die richtige Länge eingestellt, erfolgt die Verschraubung mit Torxschrauben wie auf dem Bild dargestellt.
Danach die Montage der Lüftertraversen an die Haltewinkel!

Der elektrische Anschluss wird mit dem beigestellten 3 adrigen Kabel (bereits vorkonfektioniert) realisiert. Der Kantenschutz an der Durchführungsstelle des Kabels aus der Traverse ist unbedingt anzubringen.
Die beiden Kühltraversen werden über die Klemmleiste miteinander verbunden. Ist das mitgelieferte Kabel etwas zu lang, kann es wie auf dem Bild 3 dargestellt aufgewickelt werden und mit Rapp Bändern an den Pressbolzen befestigt werden.
Die Traversen sind an beiden Enden mit Klemmleisten versehen. Der Anschluss an die Spannungsversorgung kann an einer der beiden noch offenen Klemmen erfolgen.

  • Versorgungsspannung ist 230 V, 50 Hz
  • Leistungsaufnahme eines Motors: 100 W
  • Stromaufnahme 0.45 A


Zur automatischen Ansteuerung der Lüftermotoren empfehlen wir den Einsatz von einem PT 100 Widerstand der in der Unterspannungswicklung der Phase V eingesetzt werden kann und ein entsprechendes Temperaturüberwachungsgerät, bspw. TS02 der
Fa. Joppich (ehem. ELBAG).

Traverse im Anlieferzustand
Montierter Haltewinkel mit Kühltraverse Torxschrauben, zweireihig oben, unten und seitlich an der Traverse verschraubt
Elektrische Verbindung der beiden Traversen
Blick auf zwei montierte Kühltraversen am unteren Presseisen

Temperaturüberwachung

Die Temperaturüberwachung mittels PTC (Widerstände deren Widerstandswert sich bei Erreichen der Ansprechtemperatur rasch ändert) 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. Eine berührungslose Temperaturüberwachung ist ebenfalls erhältlich

In der Regel werden zwei Systeme eingebaut:

  • Auslösung
    Dieses System 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.
  • Warnung
    Dieses zweite System ist auf die Grenztemperatur der deklarierten Temperaturklasse abgestimmt. Hier muss der Transformator abgeschaltet werden. Betrieb bei überhöhter Temperatur führt zu einer Verkürzung der Lebensdauer. 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.


Die Details der Klemmleiste entnehmen Sie bitte folgender Zeichnungen:

Standardklemmleisteel

Standardklemmenbelegung

Elektrische Anschlüsse

  • Oberspannungs- und Unterspannungsanschlüsse liegen standardmäßig einander gegenüber auf den Längsseiten des Transformators. (Abb. 1)
  • Die Unterspannungsanschlussschienen, einschließlich des Sternpunktes, sind nach oben herausgeführt. (Abb. 2)
  • Die OS-Anschlusspunkte sind mechanisch und elektrisch integriert in die OS-Gießharzspule, zusammen mit den Anzapfungslaschen zur Spannungsumstellung. (Abb. 3)

 

 

Energieeffizienz / Verlustbewertung

Transformatoren sind Investitionsgüter mit einer jahrzehntelangen Lebensdauer – daher sollte der Augenmerk vor der Bestellung und bei Vergleichen nicht nur auf den Anschaffungspreis gerichtet sein, sondern vor allem auch auf den voraussichtlichen Wartungsaufwand und auf die Kosten, die durch Leerlaufverluste (Eisenkern) und Lastverluste (Wicklungen) entstehen.

SGB-SMIT bietet unterschiedliche Verlustvarianten von normalen bis zu stark reduzierten Werten.

Höheren Anschaffungskosten infolge größeren Aufwands für Kernbleche und Wicklungsmaterialen stehen niedrigere Betriebskosten gegenüber.

Relativ einfach lässt sich die Bewertung der Leerlaufverluste durchführen, da diese in konstanter Höhe während der gesamten Betriebsdauer von 8.760 Stunden/Jahr anfallen.
Etwas schwieriger gestaltet sich die Bewertung der Lastverluste, die quadratisch mit der Belastung fallen oder steigen.

Der Einsatz von Transformatoren mit verminderten Leerlaufverlusten lohnt sich auch deshalb, weil damit eine Senkung der Geräuschemission verbunden ist.

Zubehör

Als Zubehör sind folgende Anbauteile möglich:

  • Erdungsschalter
  • Transformatorenlager
  • Kugelfestpunkt
  • Zeigerfernthermometer


Erdungsschalter
Standardmäßig bieten wir Erdungsschalter der Firma Driescher an. Sofern Sie andere Fabrikate bevorzugen, können wir diese selbstverständlich auch einsetzen.

Transformatorenlager
Bei der Aufstellung von Transformatoren direkt auf dem Boden oder auf nicht isolierten Fahrschienen können die vom Transformator ausgehenden Schwingungen unangenehme Geräusche und unerwünschte Vibrationen an die Umgebung ausstrahlen. Zur aktiven Entstörung können spezielle Transformatorenlager verwendet werden, die auch jederzeit nachgerüstet werden können.

Kugelfestpunkt
Optional können Kugelfestpunkte mit 20 bzw. 25mm vorgesehen werden.

Zeigerfernthermometer
Als weiteres Überwachungssystem bieten wir Ihnen eine Zeigerfernthermometer-Überwachung der Firma JUMO an:

Typenblatt Zeigerfernthermometer
Typenblatt Fernleitung (FL) und Temperaturfühler (TF) für Zeigerfernthermometer

Aufstellbedingungen

SGB-SMIT 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-SMIT Gießharztransformatoren sind keine Schutzmaßnahmen für den Gewässerschutz erforderlich.

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-SMIT Gießharztransformatoren weisen den Schutzgrad IP 00 auf und sind für die Innenraumaufstellung bestimmt. Die Gießharz-Oberfläche der Trafowicklung ist im Betrieb nicht berührungssicher.

Gießharztransformatoren können mit Mittel- und Niederspannungsschaltanlagen zusammen in einem Raum untergebracht werden und somit auch elektrisch auf kürzestem Weg angeschlossen 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 kundenseitig anzugeben.

Es ist erforderlich, besondere extreme Aufstellungsbedingungen vor Ort bei der Anlagenplanung zu berücksichtigen. So müssen etwa beim Einsatz eines Gießharztransformators in Höhen von
über 1.000 m aufgrund der geringen Luftdichte besondere Maßnahmen ergriffen werden. Für den Einsatz von Gießharztransformatoren in Schiffen, Baggern, Erdbebengebieten, Windkraftanlagen etc. mit ihren erhöhten mechanischen Beanspruchungen sind SGB-SMIT Gießharztransformatoren mit besonderen konstruktiven Maßnahmen gerüstet. Extremen Temperaturbedingungen wie etwa der Aufstellung in besonders kalten oder tropischen Regionen wird ebenfalls durch SGB-SMIT individuell Rechnung getragen und die Auslegung der Transformatoren wird entsprechend den lokalen Gegebenheiten angepasst.

Zudem haben SGB-SMIT Gießharztransformatoren den entscheidenden Vorteil, dass alle Bauteile immer sichtbar sind – somit können eventuelle mechanische Schäden sofort erkannt und repariert werden.

Mindestabstände

Bei besonders beengten Platzverhältnissen, wie diese zum Beispiel in Schutzgehäusen vorkommen, muss auf die Mindestabstände (siehe Tabelle) geachtet werden, um Spannungsüberschläge zu verhindern. Wo die Abstände einzuhalten sind, ist auf den folgenden Bildern zu sehen.
(Kann je nach Kundenwunsch abweichen!)

Prüfplan Typ

Muster Prüfschein

QS Plan

Belüftung

Der Ort, an dem der Gießharztransformator aufgestellt wird, muss ausreichend belüftet sein, denn bei jedem Trafobetrieb entsteht Verlustwärme, welche aus dem Traforaum abgeführt werden muss. Hierbei gilt es zu prüfen, ob die Möglichkeit einer natürlichen Be- und Entlüftung gegeben ist. Wenn Abmessungen eines Raumes oder Gehäuses eine ordnungsgemäße Kühlung nicht gewährleisten, muss der Luftdurchsatz durch eine Zwangsbelüftung gewährleistet werden. Dabei ist es unwesentlich, ob die Transformatoren selbstkühlend mit Kühlungsart AN oder mit zur Leistungssteigerung angebauten Lüftern mit Kühlungsart AF betrieben werden. Deswegen muss die Lüftungsanlage für die maximal auftretende Verlustwärme, welche sich durch die Leerlaufverluste des Eisenkerns und der durch die Wicklungen erzeugten Wärmeenergie zusammensetzt, bemessen werden. Um eine natürliche Luftumwälzung zu erzielen, ist es wichtig, dass die Eintrittsöffnung der Zuluft immer unten und mit einer maximalen Höhe bis zum Beginn der US – Spule vorgesehen ist, um die Kaminwirkung und die Zirkulation des Luftstromes im Kanal zwischen der US – Spule und OS – Spule zu fördern. Hinsichtlich den vorzusehenden Öffnungen des Zuluft – Eintrittes und Abluft – Austrittes ist es wichtig, dass sich die untere Öffnung unter dem Transformator, möglichst ringsherum befindet, wobei die obere Öffnung normalerweise einen um 10 bis 15 % größeren Querschnitt aufweisen muss, um die geringere Dichte der Abluft zu berücksichtigen und somit eine Aufheizung zu verhindern.

Das für eine einwandfreie Kühlung erforderliche Volumen, kann wie folgt berechnet werden:

Q = Pt / (1.15 x ΔO) [m³ / s ]


Die Nutzfläche der unteren Öffnung kann wie folgt berechnet werden:

S = 10 x (Pt / ((H x ΔO³)0,5))[m²]

Pt: gesamte abzuführende Verluste in kW

ΔO: Temperaturgradient in °C zwischen der Zu- und Abluft / Erfahrungswert 15 K

Q: Luftwechsel in m³

H: Abstand in Meter zwischen der Mittellinie des Transformators und der Mittellinie der oberen Öffnung der Zelle

S: Nutzfläche in m² der unteren Zuluftöffnung (ohne Gitter)

Geräusche

Geräusche entstehen durch Magnetostriktion der Kernbleche. Sie sind bei Verteilungstransformatoren abhängig von der Induktion, aber nicht von der Belastung. Oberwellen in der Spannung, wie sie zum Beispiel durch Stromrichterbetrieb entstehen, erhöhen das Geräusch. Die Betriebsgeräusche des Gießharztransformators breiten sich vor Ort als Luft- und Körperschall aus, wobei für jede Form des Schalls andere Maßnahmen zur Geräuschminderung angewendet werden.

Der Luftschall wird in einem Traforaum durch Reflexion an Wänden und Decken erhöht. Diese Zunahme ist abhängig von der Gesamtoberfläche des Raumes, der Oberfläche des Transformators und des Schall – Schluckgrades der verwendeten Baumaterialien von Decken und Wänden. Dieser Anstieg der Betriebsgeräusche durch Reflexion kann durch das Auskleiden des Transformatorraumes mit Schlackenwolle sehr stark reduziert werden. Außerdem wird der Schalldruckpegel im Raum nach außen durch die Wände reduziert. Diese Dämmung ist umso stärker, je dicker zum Beispiel eine Ziegelwand ist. Entscheidend ist aber, dass außerhalb des Traforaumes der Schalldruckpegel mit der Entfernung kontinuierlich abnimmt.

Trafo- Geräusche übertragen sich auch über die Kontaktflächen des Transformators, zum Boden auf die Wände und andere Teile des Transformatorraums, dem so genannten Körperschall. Dieser Weg der Schallübertragung kann durch Körperschallisolierung des Transformators reduziert oder unterbunden werden. Die Stärke des vom Transformator ausgehenden primären Betriebsgeräusches kann damit nicht vermindert werden. Dafür aber kann die Körperschallisolierung einen guten Beitrag zur Optimierung der Raumdämmung leisten und somit kann zum Beispiel auf eine schallschluckende Verkleidung mit Schlackenwolle der Wände verzichtet werden.

Für Körperschallisolierung der SGB - Transformatoren sorgen spezielle Trafolager. Ebenso können zum Beispiel vor Ort am Unterspannungsanschluss Dehnungsbänder zwischengeschaltet werden, um den US – Anschluss vor mechanischen Spannungen und Körperschallübertragung zu schützen.

Wenn vom Kunden nichts anderes gefordert, werden die Gießharztransformatoren auf einem der Trafoleistung entsprechenden Fahrwerk auf Rollen aufgestellt. Die mit dem Trafobetrieb verbundenen Geräusche und erzeugten Schwingungen sind jedoch nicht immer vernachlässigbar.
Als eine mögliche Maßnahme zur mechanischen Entkopplung des Transformators vom Fundament des Aufstellungsortes ist die Verwendung von Vibrastops der Fa. Kächele oder Gummi Technik Wager und Wagner. Die Trafolager der beiden Hersteller unterscheiden sich rein optisch nicht, jedoch sind die Lager der Fa. Kächele etwas härter und teurer. In manchen Fällen wird auch spezielles Gummimaterial der Fa. ISOLOC, in der Regel das Material IPL 20, verwendet. Der Vorteil bei diesem Material besteht im wesentlichem darin, dass aus dem Plattenmaterial auch Dämpfmaterial für größere Transformatoren gefertigt werden kann. Es kommt dann zum Einsatz, wenn der Trafo ohne Fahrwerk aufgestellt wird.

Die zuvor genannten Trafolager sind in den Abmessungen und in den maximal zulässigen Lasten beschränkt. Beispielsweise beträgt das maximal zulässige Gewicht für Trafolager von einem bestimmtem Hersteller 30000 N, was einem zulässigen Trafogesamtgewicht von 30000/10 x 4 = 12000 kg entspricht. Gießharztransformatoren mit diesem Gewicht haben eine Leistung von ca. 5000 kVA.

Bei der Aufstellung des Trafos auf einem Gummilager ist die Einfederung zu berücksichtigen, da sich dadurch die Lage der Anschlüsse etwas verändern kann. Dies ist kritisch beim Anschluss von Trafos an existierende Schienensysteme. Nachfolgend ist ein Rechenbeispiel für die Durchfederung eines Gummilagers dargestellt:

Gesamtmasse des Transformators : Anzahl der Lagerpunkte = Belastung (F) pro Lager (z. B . 22500 N : 4 = 5500 N)

Aus der Belastung F pro Trafolager in Newton kann nun die statische Durchfederung in Millimeter ermittelt werden. Diese erhält man aus der Tabelle des Lagerherstellers, wobei der Körperschalldämmwert in Dezibel dann auch angegeben ist, welcher vom jeweilig verwendeten Trafolager abhängig ist. Je größer die Belastung pro Lager, desto stärker ist die Durchfederung.

Interne Untersuchungen in unserem Prüffeld haben ergeben, dass die Wirksamkeit in Bezug auf das Geräuschdämmungsverhalten im Bereich von ca. 1 dB(A) liegt, wenn der Gießharztransformator auf einem entsprechenden Lager aufgestellt wird. Jedoch ist anzumerken, dass die Übertragung der vom Trafo erzeugten Schwingungen durch einen Gummimetalldämpfer im Übergang auf das Fundament besser unterdrückt wird, wie es bei den Geräusch- und Schwingungsdämpfern der Fall ist.

Bei Lagerung von Transformatoren direkt auf dem Boden oder auf nicht isolierten Fahrschienen strahlen die vom Transformator ausgehenden Schwingungen unangenehme Geräusche und unerwünschte Vibrationen in die Umgebung aus.

Sinnvoll ist zur aktiven Entstörung und zum Schutz von Mensch und Umwelt Trafo-Lager einzusetzen. Ein Nachrüsten von vorhandenen Installationen ist jederzeit möglich.

Geräusch- und Schwingungsdämpfer

Anwendungsbereich am Beispiel des Geräusch- und Schwingungsdämpfer EK 290 von der Firma Langmatz für Transformatoren mit max. 10000 N Traglast:

Zur Rollensicherung sowie zur Geräusch- und Schwingungsdämpfung für Transformatoren. Die Schwingungsdämpfer bewirken für die Hauptstörfrequenz von 100 Hz bei Transformatoren eine Dämpfung der Körperschallübertragung von mindestens 20 dB. Die Dämpfung wird durch die bauliche Trennung von Ober- und Unterteil durch ein spezielles Dämpfungselement erreicht. Durch das Gewicht des Trafos drückt sich der Gummi zusammen, so dass sich eine Querschwingungsdämpfung und eine horizontale Dämpfung ergeben. Belastung des Dämpfers pro Rolle: max. 10000 N
Rollendurchmesser des Transformators: 125 – 160 mm
Rollenbreite: 64 mm
Für Trafos ohne Rollen kann die Version mit Dämpfungsoberteil und Dämpfungsunterteil eingesetzt werden.

Natürlich müssen für andere Traglasten die dazu entsprechenden Geräusch- und Schwingungsdämpfer verwendet werden.

Grundsätzlich muss aber darauf hingewiesen werden, dass bei erhöhten mechanischen Beanspruchungen, wie sie zum Beispiel beim Einsatz in Schiffen, Baggern, Windkraftanlagen, Erdbebengebieten usw. vorkommen, zusätzliche konstruktive Maßnahmen erforderlich machen. Dies zeichnet unter anderem die SGB Gießharztransformatoren aus, welche sich weltweit unter den unterschiedlichsten Aufstellungsbedingungen bewährt haben.

Die Verminderung der durch Transformatoren in die umgebende Luft abgestrahlten Geräusche gewinnt immer mehr an Bedeutung. SGB - Gießharztransformatoren werden daher sowohl in Normalausführung nach DIN 42 523 als auch mit reduzierten Verlusten und Geräuschen angeboten. 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 auf die Verluste der Transformatoren aus. Als Geräuschkennwerte für Gießharztransformatoren im AN- Betrieb ohne Gehäuse kommen in der Praxis in Frage:

A - bewerteter Schalldruckpegel LPA in dB
A - bewerteter Schallleistungspegel LWA in dB und zugehöriges MessfIächenmaß LS in dB.

Die Schallleistung ist ein Maß für die Lärmmenge, die von einer Schallquelle hervorgerufen bzw. erzeugt wird. Die Schallleistung charakterisiert das Geräusch der Quelle und ist im Unterschied zum Schalldruckpegel nicht abhängig vom Messort oder der Akustik in der Umgebung.

Die Definition dieser Werte und die Art, wie die Geräuschmessung durchzuführen ist, ist in DIN 45 635/Teil 30 festgelegt. Wichtige Begriffe in diesem Zusammenhang sind:

Bezugsfläche (aus Fadenmaß, welches die Abstrahlfläche umschließt)

Länge des Messpfades lm in m
Messflächeninhalt S in m

 

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.LWA und LPA mit LS haben den in DIN 45 635/Teil 30 festgelegten Zusammenhang:

LWA = LPA + LS
LS = 10 lg S/S0 dB
S = (h + 1) + lm an S0 = 1 m²
lm = 4 MA + (DWA + 2)π
MA = Mittenabstand in m
DWA = Wickungsaußendurchmesser in m
h = Höhe des Kernes mit Presseisen in m (einschließlich Fahrrollen)

EMV Elektromagnetische Verträglichkeit

Transformatoren verursachen beim Betrieb elektrische und magnetische Felder. Diese elektromagnetischen Felder können Werte erreichen, für deren Beurteilung folgende Grundlage gilt:

Das Bundesimmissionsschutzgesetz

Mit Inkrafttreten der 26. Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissions- schutzgesetzes (26. BImSchV) am 1. Januar1997 haben Niederfrequenz-Anlagen bei 50-Hz-Feldern am Einwirkungsort die Grenzwerte von 5 kV/m für elektrische Feldstärke und 100 µT für magnetische Induktion einzuhalten. Einwirkungsort ist der Ort mit der stärksten Exposition, an dem mit einem nicht nur vorübergehenden Aufenthalt von Menschen gerechnet werden muss. Das elektrische Feld außerhalb des Gießharztransformators sowie deren Anschlüsse sind außerhalb der Trafozelle kaum wirksam. Das Schutzgehäuse von SGB Gießharztransformatoren wirkt als Faradayscher Käfig. Dies gilt auch weitestgehend für Decken und Wände der Trafozellen, sofern diese nicht aus elektrischem Isoliermaterial bestehen. Anlass zu Störungen können die magnetischen Streufelder des Transformators geben, welche sich im wesentlichem aus drei Quellen zusammensetzen.

  • Streufeld im Leerlauf
  • Streufeld aus den Anschlussleitungen
  • Streufeld aus stromdurchflossenen Wicklungen


Das Leerlauffeld tritt vorwiegend am oberen und unteren Ende der Wicklung und aus den Stoßstellen des Einsenkerns aus. Allerdings ist das Leerlauffeld deutlich kleiner als das Streufeld aus den Laststrom - durchflossenen Wicklungen. In der Literatur wird etwa vom Faktor 10 gesprochen. Eigene Messungen haben eine mindestens viermal geringere magnetische Streuflussdichte ergeben. Somit kann man für Berechnungen das Leerlaufstreufeld vernachlässigen. Wie jeder stromdurchflossene Leiter bauen auch die Ableitungen, wie Anschlusskabel und Sammelschienen ein Streufeld auf. Dieses hängt an jedem Punkt im Raum ab von der vektoriellen Summe der dort von den einzelnen stromdurchflossenen Leitern erzeugten Feldstärke. Bei Leiteranordnungen, in denen sich die Summe der Ströme zu Null ergibt, wie Hin- und Rückleitung im Wechselstromkreis oder die drei Phasen beim Drehstromsystem, wird das resultierende Feld umso kleiner, je dichter diese Leiter beieinander liegen. Die vom Laststrom durchflossenen Wicklungen erzeugen den größten Anteil des Streufeldes, der überlagert wird durch Felder der unterspannungsseitigen Ableitungen.

Diese Streufelder wurden durch Messungen bei der SGB festgehalten, um das Feld zu bestimmen und mit Maßnahmen eine Feldreduzierung zu erreichen. Beispielsweise wurden an einem 1000 kVA Gießharztransformator die angeschlossenen NS-Abgänge punktsymmetrisch angeordnet, damit die Feldbelastung durch die Kabel möglichst gering gehalten werden konnte und zugleich unter Verwendung einer sehr leichten und montagefreundlichen Abschirmbox aus Aluminium nachgewiesen, dass man den Abstand für eine Unterschreitung der Flussdichte in allen Richtungen (x – Richtung, y – Richtung, z – Richtung) reduzieren konnte. Ebenso ist für den Anschluss des Trafos eine Feldkompensation durch doppelte Niederspannungsleiterführung mit punktsymmetrischer Phasenbelegung zu empfehlen, falls es erforderlich wäre. Transformatoren werden gemäß IEC 60076 bezüglich elektromagnetischer Störaussendung und Störfestigkeit als passive Elemente betrachtet und eine CE – Kennzeichnung ist nicht zulässig. Das magnetische Feld um SGB Gießharztransformatoren sowie SBG Ölverteiltransformatoren liegt gemäß Messungen und Berechnungen erheblich unter dem Grenzwert, den die 26.Verordnung zur Durchführung des Bundesimmissionsschutzgesetzes (26. BImSchV) vom 16.12.96 festgelegt hat. Grundsätzlich sind Leistungstransformatoren von dieser Verordnung ausgenommen, da Leistungstransformatoren als Komponenten eines Gesamtsystems oder einer Anlage zu sehen sind. Die Maßnahme zur Reduzierung der kritischen Feldstärke sowie Einhaltung der Grenzwerte in einem System oder Anlage ist zu suchen, die das gesamte Feldbild maßgeblich bestimmt. Weit vor diesem Datum hat SGB bereits mit der Berechnung und Messung des elektromagnetischen Feldes angefangen, um das Feld um einen Transformator zu bestimmen und Maßnahmen zur Feldreduzierung zu erproben. Unter definierten Messbedingungen beträgt das magnetische Feld eines Gießharztransformators z.B. 630 kVA/20 kV-0,4 kV gemäß eigenen Messungen bei einer Entfernung von 2 m zur Gießharzoberfläche der Wicklung ca. 5 μ. Bei einem Öltransformator gleicher Leistung ist es bei einer Entfernung von 1,7 m zur geometrischen Mitte kleiner als 2 μ. Es ist ersichtlich, dass die durch die Wicklungsströme in dieser Spannungsebene (0,4 kV) bedingten magnetischer Felder die zulässigen 100 μ erheblich unterschreiten. Störungen am Bildschirm können ab ca. 1 μ auftreten. Weitere technische Störgrenzen liegen bei :

Herzschrittmachern 50 Hz, 4 - 6 µT
Hörhilfen 50 Hz, 2 - 20 µT
EKG 50 Hz, 0,4 µT


Aufmerksamkeit ist allerdings dem Beitrag vom Stromfluss in den Niederspannungsverbindungen, z.B. Sammelschienen oder Zuleitungen zu schenken. Das magnetische Feld um die Zuleitungen nimmt nur mit dem Reziprokwert der Quadratzahl von Entfernung ab, dagegen um Transformatoren mit dem Reziprokwert Kubisch von der Entfernung. Es liegt einfach daran, dass der Stromfluss in Transformatoren sich in einem begrenzten Raum beschränkt und in Zuleitungen in einer Dimension sich beliebig ausdehnt. Daher dominiert das magnetische Feld um Niederspannungsverbindungen den Pegel des gesamten Feldes z.B. in einer Versorgungsstation. Eine Reihe von Maßnahmen zur Optimierung der Verlegung der Sammelschienen bzw. Zuleitungen z.B. das Bündel der Ausleitungen zeigen eine effektive Wirkung zur Reduzierung der Induktion. Die Hersteller von Transformatoren können eine "Schnittstelle" zum Anschluss solcher optimalen Verlegung in der Konstruktion bereits schaffen. Die 26. BImSchV gilt für "Ortsfeste Anlagen zur Umspannung und Fortleitung von Elektrizität". Sie erfasst in ihrem Anwendungsbereich "Elektroumspannanlagen einschließlich der Schaltfelder mit einer Frequenz von 50 Hz und einer Oberspannung von 1kV oder mehr". Da Leistungstransformatoren als Komponenten eines Gesamtsystems, d.h. einer entsprechenden Anlage zu sehen sind, sind diese von dieser Verordnung ausgenommen.

Schutz

Der Schutz von SGB – Gießharztransformatoren besteht in der Temperaturüberwachung. Dies wird durch den Einbau von Kaltleitertemperaturfühler (PTC) in den Unterspannungswicklungen und einem Temperaturüberwachungsgerät gewährleistet. Die Funktionsweise der Kaltleiter besteht darin, dass ihr Widerstand in einem Temperaturbereich mit steigender Temperatur stark zunimmt und somit eine bestimmte Ansprechtemperatur erreicht wird, bei der das Temperaturüberwachungsgerät sofort anspricht. Kühlt die Wicklung um ca. drei Kelvin unter Ansprechtemperatur ab, schaltet das Temperaturüberwachungsgerät wieder zurück. In der Regel werden zwei PTC – Systeme eingebaut, welche sich um 20 K auseinander liegenden Nenn – Ansprech – Temperaturen (NAT) unterscheiden. Ein PTC – System bei Drehstromtransformatoren besteht aus drei in Reihe geschalteten Kaltleitertemperaturfühlern. Für jede Phase ein Temperaturfühler. Dabei wird die untere NAT zur Warnung benutzt und die obere NAT zur Abschaltung des Transformators. Das erste PTC – System meldet die Überschreitung der Temperatur, welche dem normalen Lebensdauerverbrauch zugrunde liegt. In diesem Fall ist Vorsorge zu treffen, damit die Belastung nicht weiter ansteigt. Damit wird der Betreiber gewarnt und soll zu Entlastungsmaßnahmen angeregt werden. Das zweite PTC – System ist auf die Grenztemperatur der deklarierten Temperaturklasse abgestimmt. Ein drittes System kann zum Beispiel die Lüftersteuerung übernehmen, wenn Transformatoren mit Lüftern zur Leistungssteigerung von bis zu 140 % der Nennleistung ausgestattet sind. Diese Lüftersteuerung erfolgt mit PT 100 und einem Temperaturüberwachungsgerät, wie zum Beispiel dem TS 02. Dieses Gerät erkennt und meldet Fehler wie Kurzschluss oder Aderbruch in der Messleitung, sowie den Ausfall der Versorgungsspannung. Außerdem wird die gemessene Temperatur angezeigt. Zusätzlich können Zeigerfernthermometer mit angebaut werden, wenn es der Kunde möchte. Die kostengünstigste Variante der Temperaturüberwachung ist die Verwendung von Kaltleiterfühlern ohne Anzeige der Temperatur.  

Zur Temperaturüberwachung steht folgendes zur Auswahl :

Temperaturfühler: PTC, PT 100
Temperaturüberwachungsgeräte: TS – 01, TS – 02, TAA – 12
Zeigerfernthermometer: bspw. von JUMO 

 

Einschaltstrom:

Beim Einschalten von Transformatoren können sehr große Eingangsströme fließen. Der Einschaltstromstoß kann zum Beispiel mehr als das Zehnfache des Nennstromes betragen. Um Sicherungen auf der Eingangsseite des Transformators richtig auslegen zu können, ist es von Vorteil den Einschaltstromverlauf des jeweiligen Transformators zu kennen. Deswegen bietet die SGB die Möglichkeit an, für den Kunden ein Diagramm für den Einschaltstromverlauf zu erstellen.

Diagramm Einschaltstromverlauf


Inwieweit aber der Transformator geschützt werden soll, liegt im Ermessen des Betreibers. So können zum Beispiel gegen Überspannungen Überspannungsableiter auf der Oberspannungsseite angebaut werden. Welche Überspannungsableiter verwendet werden sollen, ist vom Betreiber festzulegen. Außerdem ist noch zu erwähnen, dass der Schutz abhängig von der Eigenschaft des Netzes ist und dies wiederum in der Verantwortung des Betreibers liegt.

Erdung

Der Gießharztransformator muss an die Erdung (Potentialausgleich) angeschlossen werden. Hierzu ist ein Anschluss für die Erdung am Fahrgestell standardmäßig vorhanden. Kundenwünsche können selbstverständlich berücksichtigt werden, wie zum Beispiel die Erdung am Presseisen.

Anschluss der Erdungs- und Kurzschlussvorrichtungen:

Hierfür können an den Leiteranschlüssen Kugelfestpunkte 20mm oder 25mm Durchmesser, gerade oder abgewinkelt angebracht werden. Es besteht auch die Möglichkeit Erdungsschalter an der OS- Anschlussseite am Transformator bzw. im Zuge des OS- Kabelanschlusses an der Wand anzubringen. Die Erdung bzw. der Potentialausgleich am Transformator muss ordnungsgemäß angeschlossen bzw. überprüft werden. Zu beachten sind dabei die Anzugsdreh- momente der Befestigungsschrauben und die Mindestquerschnitte der Potential- ausgleichsleitungen. Der Querschnitt des Potentialausgleichsleiters muss mindestens halb so groß sein wie der größte Schutzleiterquerschnitt der Anlage, mindestens jedoch 6 mm² Kupfer aus mechanischen Gründen. Für Potentialausgleichsleiter ist für nicht-elektrische Anlagen als ausreichende Obergrenze 25 mm² Kupfer genannt. Ansonsten ist als Querschnitt für den Potentialausgleichsleiter der volle Schutzleiterquerschnitt von 50 mm² zu wählen. Zuordnung der Mindestquerschnitte von Schutzleitern und Nullleitern zum Querschnitt der Außenleiter nach VDE 0100, Teil 540: 

Nennquerschnitt

PEN-Leiter >= 10 mm² Cu oder >= 16 mm² Al, nach Abschnitt 8.2.1 der VDE 0100, Teil 540. Ungeschütztes Verlegen von Leitern aus Al ist nicht zulässig. Ab einem Querschnitt des Außenleiters von >= 95 mm² vorzugsweise blanke Leiter verwenden.

Prallelbetrieb

Genügt die Leistung eines Transformators nicht, so schaltet man mehrere Transformatoren parallel. Dazu müssen die Augenblickswerte der Spannungen gleich sein und die Transformatoren müssen ihre Spannungen bei Belastung im gleichen Ausmaß ändern.
In Verteilungsnetzen werden zum Beispiel Drehstromtransformatoren parallel betrieben, um das Niederspannungsnetz aus dem Hochspannungsnetz zu versorgen.
Mit einem Spannungsmesser wird niederspannungsseitig geprüft, ob die Parallelschaltung richtig vorgenommen wurde. Wenn eine Parallelschaltung hergestellt wird, ist vor dem Anschließen zu kontrollieren, ob die OS- und US-Kabel an allen Transformatoren an denselben Phasen angeschlossen sind und dass sich die Schaltlaschen auf der gleichen Position befinden, damit an allen Phasen und allen Geräten die gleiche Spannung vorhanden ist und am Ausgang das gleiche Spannungsverhältnis anliegt. Dazu ist es nötig, dass zwischen den Sekundärseiten der Transformatoren mit einer Metallschiene eine leitende Verbindung hergestellt wird, um die Spannungen der Phasen leichter vergleichen zu können. Wenn es einen Neutralleiter gibt, ist es günstig, eine metallische Verbindung einzusetzen. Mit einem Voltmeter muss auch der Wert der Potentialdifferenz überprüft werden. Falls der gemessene Wert gleich Null ist, bedeutet dies, dass alle Bedingungen für eine Parallelschaltung erfüllt sind und die US-Schalter geschlossen werden können.

Für das Parallelschalten von Drehstromtransformatoren sind nach DIN VDE 0532 folgende Bedingungen zu erfüllen:

Die Ober- und Unterspannungen müssen gleich sein, damit die Übersetzung der Leerlaufspannungen möglichst gleich ist.
Die Kurzschlussspannungen der Transformatoren sollen höchstens um 10% voneinander abweichen. Dadurch wird vermieden, dass der Transformator mit der kleinen Kurzschlussspannung zu große Ströme aufnimmt und überlastet wird. Ist die Abweichung größer, so können Induktivitäten vorgeschaltet werden, um die Kurzschlussspannung zu erhöhen.

Das Verhältnis der Bemessungsleistungen soll kleiner als 3:1 sein. Bei größeren Bemessungsleistungsverhältnissen können Ausgleichsströme fließen und eine Phasenverschiebung zwischen den Ausgangsspannungen bewirken. Die Kennzahl der Schaltgruppen muss gleich sein, damit die Phasenlage der Ausgangsspannungen übereinstimmt und kein Kurzschluss entsteht.

Ausnahmsweise dürfen auch Drehstromtransformatoren parallel geschaltet werden, deren Kennzahl sich um 6 unterscheidet, zum Beispiel Dy5 und Dy11. Dazu müssen aber die Anschlüsse in geeigneter Weise vertauscht werden. Eine Kontrolle der Phasenlage ist dann unerlässlich.

Haben die parallel geschalteten Transformatoren die gleiche Kurzschlussspannung, so verteilt sich die Gesamtlast auf die Transformatoren im Verhältnis der Bemessungsleistungen. Ist die Kurzschlussspannung verschieden, so wird der Transformator mit der kleineren Kurzschlussspannung stärker belastet. Die Belastung ist dann stärker, als es dem Verhältnis der Bemessungsleistungen entspricht.

Planungsinformationen

Musterausschreibung

Allgemein

Der Gießharz Transformator ist für Innenraum-Dauerbetrieb im tropischen Klima in einem dreiphasigem Verteilungssystem mit starr geerdetem Nullleiter geeignet. Die Auslegung ist kurzschluss-, stoßspannungsfest und wasserbeständig. Der Transformator wird nach der neuesten Ausgabe der International Electrotechnical Commission (IEC) Norm 60076-11 ausgelegt. Er ist kompakt und vor Ort leicht zu installieren. Der Transformator ist geeignet, ohne Leistungsminderung in einem Schutzgehäuse Klasse IP20 oder IP23 betrieben zu werden. Für den Betrieb in einem Gehäuse höherer Schutzklasse wird der Transformator entsprechend angepasst.

Isolationsniveau

Das Isolationsniveau des Gießharz Transformators, der in öffentlichen und industriellen Systemen eingesetzt wird, muss den Anforderungen der IEC 60076-11 wie folgt entsprechen.

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Die passenden Werte sind entsprechend der Betriebsspannung des Netzes zu wählen.
Transformatoren, deren Isolationsniveau von den vorgenannten Werten abweichen, werden bei Bedarf gesondert betrachtet.

Isolierstoffklasse

OS und US Wicklung werden in Bezug auf mechanische und elektrische Festigkeit entsprechend Isolierstoffklasse F gefertigt. Die maximale dauerhafte Betriebstemperatur liegt entsprechend IEC 60076-11 innerhalb der Grenzen der maximalen Betriebstemperatur, d.h. 155°C. Der maximale Temperaturanstieg ist auf 100 K bei 40°C Umgebungstemperatur begrenzt.

Kern / Magnetkreis

Der Kern wird aus kaltgewalztem, kornorientiertem, hochwertigem Silikon-Stahl gefertigt, beidseitig mit nicht-hygoskopischem Isoliermaterial „Carlite“ beschichtet. Die ineinandergreifenden, überlappenden Verbindungen von Schenkeln und Joch werden in Step-Lap-Technik ausgeführt. Die Flussdichte wird so gewählt, dass das verwendete Kernmaterial effizient leitet. Die Presskonstruktion für die Kern- und Spulenanordnung ist robust, um den Belastungen durch Transport, Einbau und Servicearbeiten, Stand halten zu können.

Der Pressrahmen entspricht den Anforderungen für Hochspannungsgeräte. Zugstangen werden am Kern angebracht. Am Halterahmen werden Hebeösen, die das Gewicht des Transformators tragen können, vorgesehen.

Eine passende Beschichtung bedeckt den gesamten Kern und die Presskonstruktion und schützt gegen Korrosion.

OS Wicklung

Das Leitermaterial für die OS Wicklung besteht aus hochwertigem Kupfer oder Aluminium. Lackdraht und Glasfaser-isolierter Draht sind zulässig. Das für die Isolierung und Verstärkung verwendete Material besteht aus Glasfaser und reinem Gießharz. Füllmittel sind nicht erlaubt.

Die OS-Wicklung wird in Mehrlagentechnik so gewickelt, dass eine lineare Spannungsverteilung während Stoßbelastungen erreicht wird. Die Resonanzfrequenz der Wicklung liegt unter 20 kHz, um Resonanzen mit dem Einschaltimpuls von Vakkumleistungsschaltern und Überbelastungen der Isolation zu vermeiden. Beim Wicklungsprozess wird jede Windung genau platziert, um die elektrische Belastung des Isolationsmaterials zu minimieren und zu kontrollieren. In die OS-Wicklung eingeformte Kühlkanäle minimieren den Temperaturgradienten in der Wicklung und gestalten die Kühlung höchst effizient. Die OS Spule wird unter Vakuum vergossen, um eine lunkerfreie Harzimprägnation über das gesamte Isolationssystem sicherzustellen. Die Elastizität der Harzes gewährleistet, dass Rissbildungen während Kurzschlussbelastungen und Temperaturschocks vermieden werden.

Das Eindringen von Feuchtigkeit wird durch den Vakkum-Verguss-Prozess vermieden.

Das Ende des Zuleitungskabels wird direkt an der OS-Spule angeschlossen.

Anzapfungen

Die OS-Wicklung werden mit Anzapfungen versehen, vorzugsweise bei -5 / -2,5 / 0 / +2,5 / +5 % der Nennspannung. Die Anzapfungen sind miteinander durch Verbindungen verschaltbar, die im Dom der OS-Wicklung platziert werden und einen Teil der Dreieck-Schaltung bilden.

US Wicklung

Das Leitermaterial für die US-Wicklung besteht aus hochwertigem Kupfer oder Aluminium in Folienform. Die Breite der Folie bildet die Höhe der Wicklung (Folienwicklung). Für die Isolation wird Epoxadharz-vorimprägniertes Mehrlagen-Isolationsmaterial der Klasse F oder H verwendet. Nach dem Temperaturprozess wird die Wicklung eine solide Struktur darstellen, die in der Lage ist, Kurzschlussbelastungen zu widerstehen. Die US–Wicklung wird nicht auf den Kern gewickelt, um so einen Kühlkanal zwischen Kern und US-Wicklung zu schaffen. In die US-Wicklung eingeformte Kühlkanäle minimieren den Temperaturgradienten in der US-Wicklung und gewährleisten die höchstmögliche Kühlung. Die Anschlussstücke werden fest am Presseisen abgestützt, um Verschiebungen bei einem Kurzschluss zu vermeiden.

Temperaturüberwachung

Es werden voreingestellte PTC Sensoren vorgesehen und an jeder US-Wicklung so nahe wie möglich an der heißesten Stelle angebracht. Die PTC Sensoren werden so gewählt, dass sie sowohl OS als auch US Wicklungen schützen.

Kühlungsart

Der Transformator wird für AN-Kühlung ausgelegt sein. Auf Wunsch kann der Transformator mit Lüftern ausgestattet werden, um eine 40 %ige Leistungssteigerung zu erreichen. Die Lüfter sind temperaturabhängig über PTC-Sensoren schaltbar.

Zubehör

Die Transformatoren werden mit folgendem Zubehör versehen:

  • Fahrgestell mit umstellbaren Fahrrollen für Längs- und Querfahrt
  • Anhebeösen
  • Zugösen
  • Erdungsanschluss
  • Leistungsschild
  • Schaltschild

Prüfungen

Jeder Transformator wird Routineprüfungen nach IEC 60076-11 unterzogen. Das Prüfprotokoll wird mitgeliefert.

Dokumentation

Nach SGB Standard.

Garantie

12 Monate nach Lieferung ab Werk

Gehäuse (optimal)

Gehäuse werden mit ausreichend dimensionierten Lüftungsöffnungen versehen und in adäquater Schutzart ausgeführt sein. Der Transformator und das Gehäuse bilden eine kompakte Einheit. Um den benötigten Platz zu minimieren, wird das OS Kabel direkt am Trafoanschlussstück innerhalb des Gehäuses angeschlossen.

Die Einführungsplatte mit Kabeleinführungsstutzen wird oben oder unten am Gehäuse platziert. Abnehmbar Elemente ermöglichen den Zugang zum Kabelanschlusspunkt und zu den Umschaltlaschen. Die US-Anschlussstücke werden so konstruiert, dass sie Platz für eine ausreichende Anzahl von Kabeln ermöglichen.

Um den benötigten Platz zu minimieren, werden die US Anschlussstücke innerhalb des Gehäuses platziert. Auf Wunsch können OS und US-Kabelanschlusskästen vorgesehen werden.

Folgende Schutzarten stehen zur Verfügung:
IP20, IP21, IP23, IP30, IP31, IP33
Die Schutzart ist abhängig von den örtlichen Gegebenheiten auszuwählen.

Normen und Vorschriften

SGB Gießharztransformatoren erfüllen dem Kundenauftrag entsprechende nationale, europäische und internationale Normen.

Vorschriften

  • DIN VDE 0532 für Transformatoren und Drosselspulen
  • DIN VDE 0532 Teil 6 für Trockentransformatoren
  • IEC 60076-11 für Trockentransformatoren mit einer höchsten Spannung für Betriebsmittel bis einschließlich 36 kV

 

Normen

  • DIN 42523 (Trockentransformatoren 50 Hz, 100 – 2500 kVA)
  • HD 538.1 S1 (Allgemeine Anforderungen für Transformatoren mit Um bis 24 kV)

 

Ebenso sind beim Errichten und Betreiben von Anlagen folgende Bestimmungen zu berücksichtigen.

  • DIN VDE 0100 (Errichtung von Starkstromanlagen mit Nennspannungen bis 1000 V)
  • DIN VDE 0101 (Errichtung von Starkstromanlagen mit Nennspannungen über 1 kV)
  • DIN VDE 0105 (Betrieb von Starkstromanlagen)
  • DIN VDE 0108 (Errichtung und Betrieb von Starkstromanlagen in Bauten mit Menschenansammlungen)
  • DIN VDE 0141 (Erdung von Starkstromanlagen mit Nennspannung über 1 kV)
  • Elt Bau VO (Verordnung über den Bau von Betriebsräumen für elektrische Anlagen)
  • Arb. Stätt. VO (Bestimmungen zur Arbeitsstättenverordnung)
  • TA-Lärm (Anleitung zum Schutz vor akustischer Belastung)
     

Weitere Planungs- und Auslegungshinweise sind enthalten:

AGI-Arbeitsblätter J11 bzw. J12 (Bauliche Ausführung, Räume für Transformatoren) VDI 2078 (Berechnung der Kühllast in klimatisierten Räumen).
Die Arbeitsblätter J11 und J12 sind unter folgender Adresse:

www.industrie-online.de

im Internet zu bestellen.

Maße und Gewichte

Maßgeblich für die konkrete Ausführung der Gießharztransformatoren ist das Angebot bzw. die Auftragsdokumentation oder Auftragsspezifikation. Die tatsächlichen Maße wie Breite, Höhe und Gewicht des Transformators sind natürlich speziell vom jeweiligen Kundenauftrag abhängig. Somit können die in der Auswahlliste aufgezeigten Transformatortypen mit ihren jeweiligen Abmessungen und Gewichten davon abweichen.

Bautechnische Planungsgrundlagen

Folgende bautechnische Grundlagen können zur Aufstellung von Trockentrans- formatoren in Gebäuden, welche nach DIN VDE 0101 als abgeschlossene elektrische Betriebsstätte bis zu einer Aufstellungshöhe von 1000 m gelten, angewandt werden. Die Angaben beziehen sich auf Trockentransformatoren mit einer Nennleistung von 400 kVA bis 2500 kVA und einer Nennspannung bis 20 kV.

Allgemein kann gesagt werden, dass die Transformatorenaufstellung abhängig ist von der Art der Stromanschlüsse (Kabel oder Schienensystem), Lage der Kabeleinführung, Lage der Schaltanlage zum Transformatorenraum (Transformator und Schaltanlage können in einem Raum untergebracht sein), Transportverhältnisse, Platzbedarf und Zugänglichkeit. Eventuell kann man bei der Planung von Transformatorräumen die Möglichkeit berücksichtigen, dass später Transformatoren größerer Leistung nachgerüstet werden können.

Lage eines Transformatorraumes

Der Raum, in dem ein Transformator aufgestellt wird, soll grund- und hochwasserfrei sein, zur sonnenabgewandten Seite liegen, und der Zugang für Transportmittel, Bedienung und Brandbekämpfung muss gewährleistet werden. Deshalb sollte der Raum möglichst im Erdgeschoß oder in Rampenhöhe liegen. Weiterhin ist eine Behinderung des freien Vekehrs in Ausgängen und Treppen durch Brand und Verqualmung zu vermeiden. Die Zuluftöffnungen sollten nach Norden, der sonnenabgewandten Seite, ausgerichtet sein. Ebenso ist das Durchführen von Rohrleitungen für Flüssigkeiten, brennbaren Gasen sowie von Kabeln in Transformatorenräumen zu vermeiden.

Abmessungen

Unabdingbar für die Raumabmessung ist die Kenntnis von den Maßen des zu verwendenden Transformators, also der Länge, Höhe und Breite. Die Raumlänge und -breite soll die Transformatorenlänge bzw. -breite plus zweimal 80 cm (Umgangsmaß) betragen. Das Umgangsmaß von 80 cm wird als Breite für den allseitigen Umgang um den Transformator für Montagearbeiten oder Wartungsarbeiten empfohlen, gemessen ab Außenkante des Transformators. Bei geräuschdämmenden Einbauten sind die Raummaße dementsprechend zu erweitern.

Die Raumhöhe richtet sich nach der maximalen Höhe des Transformators, nach den Spannungs- und Schutzabständen elektrischer Anschlüsse, nach der Art der Belüftung des Transformatorraumes und nach der Höhe der Abluftöffnung. Die Raumhöhe sollte mindestens 50 cm höher als die maximale Transformatorhöhe sein.

Die Türöffnung soll bei Queraufstellung zweimal 10 cm Transportsicherheitsabstand plus Transformatorenlänge und bei Längsaufstellung soll die Türöffnung zweimal 10 cm Transportsicherheitsabstand plus Transformatorenbreite betragen. Für die Türhöhe gilt: Transformatorhöhe plus 20 cm Transportsicherheitsabstand.

Fenster, Türen, Lüftungsöffnungen

Fenster sollen in Transformatorenräumen vermieden werden. Ist dies aber nicht möglich, müssen sie so beschaffen sein, dass der Einstieg erschwert ist. Türen müssen nach außen aufschlagen, außen an der Tür muss ein Hochspannungswarnschild angebracht sein und die Türschlösser müssen so ausgeführt sein, dass ein Betreten unbefugter Personen jederzeit verhindert wird. Außerdem muss ein Öffnen der Tür von innen ohne Schlüssel mit einer Klinke oder ähnlichem leicht möglich sein, auch wenn von außen verschlossen ist. Lüftungsöffnungen für den Transformatorraum werden zum Beispiel mit Gitter versehen. Dies ist so auszuführen, dass das Eindringen von Fremdkörpern erschwert wird, Personen nicht gefährdet werden sowie Schnee und Regen nicht eindringen können. Schutzgitter müssen gegen Abheben und Verschieben gesichert sein.

Kabeldurchführungen und Kabeltraggerüste

Für die Kabeldurchführung bei Transformatoren bis 630 kVA wird ein Durchbruch von 80 x 20 cm empfohlen und bei Transformatoren von 800 kVA bis 2500 kVA ein Durchbruch von 140 x 20 cm. Die Lastannahmen für die Kabeltraggerüste sind zu berücksichtigen und für eine ausreichende Befestigung ist zu sorgen.

Elektrische Installation für Beleuchtung und Belüftung

Die Installationen für Beleuchtung, Belüftung usw. sind im Transformatorraum so anzuordnen, dass diese während des Betriebes vom Transformator gefahrlos bedient werden können und durch einen Störlichtbogen oder mechanische Einwirkungen möglichst wenig gefährdet werden.
Grundsätzlich wird hier nochmals auf die Arbeitsblätter AGI J11 und AGI J12 verwiesen, welche eine hilfreiche bautechnische Planungsgrundlage vermitteln.

Aufstellungsmöglichkeiten

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. Während jedoch bei Trafoausführungen mit Isolierflüssigkeiten wie zum Beispiel Mineralöl oder Silikonöl Auffangwannen und Sammelgruben notwendig wären, muss außerdem zusätzlich der Austritt von Flüssigkeit aus der Sammelgrube verhindert werden. Ebenso müssen das Wasserhaushaltsgesetz und die landesrechtlichen Verordnungen beachtet werden.

Bei Schutzmaßnahmen für Brandschutz und Funktionserhalt nach DIN VDE 0101 müssen folgende Bedingungen erfüllt sein:

  • Räume sind feuerbeständig nach F90A getrennt.
  • Die Türen sind feuerhemmend nach T30 ausgeführt.
  • Türen, welche ins Freie führen, müssen schwer entflammbar sein.
     

Diese drei genannten Bedingungen entfallen, wenn schnell wirkende Schutzeinrichtungen vorhanden sind.
Bei Aufstellung in einer Freiluftanlage sind bei SGB Gießharztransformatoren bezüglich Brandschutz und Funktionserhalt keine Maßnahmen erforderlich.

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 folgende zusätzliche Anforderungen:

  • Der Gießharztransformator muss in einer abgeschlossenen elektrischen Betriebsstätte aufgestellt werden.
  • Die Traforaumwände müssen feuerbeständig sein.
  • Türen müssen feuerhemmend und aus nicht brennbaren Baustoffen sein.
  • Bei Türen ins Freie genügt eine Ausführung aus nicht brennbaren Baustoffen.
  • Selbsttätige Schutzeinrichtungen gegen die Auswirkung von Überlastungen sowie von inneren und äußeren Fehlern.

Umgebungsbedingungen

SGB Gießharztransformatoren erfüllen die höchsten definierten Klassen E2 und C2.

Umgebungklassen

Luftfeuchte, Kondensation, Verschmutzung und Umgebungstemperatur sind Umgebungsbedingungen für Trockentransformatoren. Diese Einflüsse sind nicht nur während des Betriebes, sondern auch während der Lagerung vor der Aufstellung des Transformators von Bedeutung. Hinsichtlich Luftfeuchte, Kondensation und Verschmutzung werden drei verschiedene Umgebungsklassen festgelegt.

With regard to air moisture, condensation and pollution, three different environmental classes are defined.

Klasse E0:
Kondensation tritt am Transformator nicht auf, die Verschmutzung ist vernachlässigbar. Diese Bedingung wird üblicherweise bei Aufstellung in einem staubfreien und trockenen Innenraum erreicht.

Klasse E1:
Gelegentliche Kondensation kann am Transformator auftreten (zum Beispiel wenn der Transformator abgeschaltet ist). Verschmutzung in begrenztem Umfang ist möglich.

Klasse E2:
Häufige Kondensation oder starke Verschmutzung oder Kombination beider Einflüsse.

 

Klimaklassen

Die Klimaklasse berücksichtigt die niedrigste Umgebungstemperatur. Es wird zwischen zwei Klimaklassen unterschieden:

Klasses C1:
Der Transformator ist für den Betrieb bei Umgebungstemperaturen nicht unter –5°C geeignet, kann jedoch während Transport und Lagerung Umgebungstemperaturen von bis zu –25°C ausgesetzt werden.

Klasse C2:
Der Transformator ist für Betrieb, Transport und Lagerung bei Umgebungstemperaturen bis zu –25°C geeignet.

Die erforderlichen Klassen bezüglich Umgebung und Klima müssen vom Betreiber festgelegt werden.

Brandverhalten

Brandklassen

Die erforderliche Brandklasse muss vom Betreiber festgelegt werden. SGB Gießharztransformatoren erfüllen aber grundsätzlich die höchste definierte Klasse F1.

Zwei Brandklassen sind festgelegt:

Klasse F0:
Es ist kein bestimmtes Brandrisiko zu berücksichtigen. Mit Ausnahme der durch die Bauart des Transformators vorhandenen Eigenschaften müssen zur Begrenzung der Brandgefahr keine besonderen Maßnahmen vorgesehen werden. Nichtsdestotrotz muss die Abgabe toxischer Stoffe und sichtbehindernden Rauchs auf ein Mindestmaß herabgesetzt sein.

Klasse F1:
Darunter versteht man Transformatoren, die bei von Bränden ausgehenden Gefahren in Betracht zu ziehen sind. Eine Begrenzung der Brandgefahr ist erforderlich. Die Abgabe giftiger Stoffe und sichtbehindernden Rauchs muss auf ein Mindestmaß herabgesetzt sein.

SGB Gießharztransformatoren sind somit betriebssicher, sowohl bei Feuchtniederschlag und Schmutzbelastung. Jedoch sollten die Wartungsintervalle den Umgebungsbedingungen angepasst werden. Das heißt, bei starken Verschmutzungen empfehlen wir die Reinigung der Wicklungsoberflächen.

Ebenso sind sie zur Freiluftaufstellung für Temperaturen bis -25°C in Schutzgehäuse IP 23 mit Sonderanstrich geeignet und erfüllen einen hohen Beitrag zum Brandschutz.

Brandsicherheit

Da SGB-Gießharztransformatoren nur Gießharzteile in den US- und OS-Wicklungen besitzen, wird die Brandlast im wesentlichen von diesen Komponenten bestimmt. Sie soll am Beispiel einer 1000 kVA - Ausführung angezeigt und mit flüssigkeitsgekühlten Transformatoren verglichen werden. Im letzteren Falle wird der Einfachheit halber die Brandlast der Wicklungs- und Stützisolation vernachlässigt und nur die Isolationsflüssigkeit berücksichtigt.

Brandgasanalyse

In den Laboratorien der ALLIANZ AG wurden der Gießharzformstoff aus einer SGB- Transformatorenwicklung sowie Proben aus allen Isolierstoffen verschwelt und die Brandgase analysiert. Es wurden keine Halogene, wie Fluor, Brom und Chlor im Formstoff nachgewiesen. Die Dioxinbildung ist daher ausgeschlossen. Auch Schwefeldioxin entsteht nicht, da P-Formstoffe kein Schwefel enthalten. Abgesehen von Spurenanteilen anderer Kohlenwasserstoffe besteht das Rauchgas praktisch nur aus Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und Ruß. Das heißt, es handelt es sich um die gleichen Verbrennungsprodukte, die bei jeder Verbrennung, wie zum Beispiel: Holz und Papier entstehen. Die Korrosivität der Brennprodukte wurde vom Allianz-Zentrum für Technik in München nach der VDE-Richtlinie 0472, Teil 813 untersucht. Das Untersuchungsergebnis besagt, dass der von uns verwendete Gießharzformstoff technisch schwefel- und halogenfrei ist und aus diesem Grund nicht zu diesbezüglichen Korrosionen führt.


AZT Untersuchungsbericht (PDF, 65 KB)

Kühllufttemperatur

Gießharztransformatoren sind seit vielen Jahren als zuverlässiges Betriebsmittel im Einsatz und stehen bei richtiger Bemessung und Aufstellung in ihrer Lebensdauer den Öltransformatoren in nichts nach. Gießharztransformatoren sind aber bis heute nicht für eine offene Freiluftaufstellung geeignet. Sie benötigen dafür ein Schutzgehäuse. Durch die Lüftungsöffnungen in den Gehäusen können Luftfeuchtigkeit, Salzgehalt, aggressive Gase und Staub den Transformator erreichen. Falls die Kühlluft zu stark verschmutzt ist, muss sie unter Umständen gefiltert werden.
Klimatische Gegebenheiten wie große Kälte im Winter oder starke Sonneneinstrahlung im Sommer müssen ebenfalls berücksichtigt werden. Ebenso muss bei klimatisierten Räumen vermieden werden, dass die abgekühlte Luft aus der Klimaanlage direkt auf die heißen Trafowicklungen geblasen wird. Dieser extreme Temperaturunterschied kann zu Rissbildungen in den vergossenen Wicklungen führen, die im schlimmsten Fall zu einem Ausfall des Gießharztransformators führen können.

Gießharztransformatoren werden entsprechend der einschlägigen Normen für folgende Werte der Kühlluft ausgelegt:

Die Temperatur der Kühlluft überschreitet nicht

  • 40 °C zu keiner Zeit;
  • 30 °C im Monatsmittel des heißesten Monats;
  • Jahresmittel 20 °C;

 
and does not exceed

  • -25°C bei Freilufttransformatoren;
  • -5°C bei Innenraumtransformatoren.
     

Die Monats- und Jahresmittelwerte sind in Kapitel 3.12 von IEC 60076-11 festgelegt.

Die mittlere Monatstemperatur ist die Hälfte der Summe der Mittelwerte der täglichen Maxima und der Mittelwerte der täglichen Minima während eines bestimmten Monats, ermittelt über viele Jahre. Die mittlere Jahrestemperatur ist ein Zwölftel der Summe der mittleren Monatstemperaturen.

Bei Normalbetrieb wird dabei der normale Lebensdauerverbrauch des Transformators erzielt. Für den Lebensdauerverbrauch ist die mittlere Jahrestemperatur als auch die Belastung ausschlaggebend. Weichen die Umgebungstemperaturen im Jahresmittel vom Normalbetrieb ab, ändert sich natürlich die Belastbarkeit des Gießharztransformators in der Form, dass bei Abnahme der Umgebungstemperatur im Jahresmittel eine größere Belastbarkeit des Transformators möglich ist und bei Zunahme der Umgebungstemperatur im Jahresmittel die Belastbarkeit des Transformators sinkt. Dieser Zusammenhang ist in der nachfolgenden Tabelle ersichtlich.

Überlastbarkeit

Unter bestimmten Voraussetzungen kann jeder Gießharztransformator, ähnlich wie flüssigkeitsgefüllte Typen, überlastet werden.
 
Begrenzend für die Überlastbarkeit bei Gießharztransformatoren ist das Temperatur-Überwachungssystem, welches mit einer festgelegten Nennansprechtemperatur die Abschaltung des Transformators bewirkt.
 
Unsere Wahl der Nennansprechtemperatur geht von der zulässigen Erwärmung in der US-Wicklung aus. Sie beträgt einschließlich der Heißpunktrate an der Mess-Stelle je nach Wicklungserwärmung 120° - 150° 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 untenstehende Diagramm für einen 630 kVA - Gießharztransformator, ausgehend von einer Kühlmitteltemperatur 20 °C und verschiedenen Dauer-Vorlasten.

Überlastdiagramm als PDF

Hieraus folgt, dass der Transformator bei einer 100%-igen Dauer-Vorlast noch ca. 27 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 allgemeingültige Überlastungsdiagramme nicht angeben. Auf Wunsch erstellen wir solche, wobei alle auslegungsspezifischen Parameter berücksichtigt sind. 

Wir haben die Überlastbarkeit bewusst nur für die Auslösetemperatur der Temperaturüberwachung aufgezeigt. Dadurch nutzen wir einen über die Grenztemperatur hinausgehenden Bereich, wie er in den derzeit in IEC/VDE in Diskussion stehenden Belastungsrichtlinien für Trockentransformatoren beabsichtigt ist, nicht aus. Hierdurch wird verhindert, dass unkontrollierte Überlastungen zu solchen thermischen Beanspruchungen führen, die eine abnormal kurze Lebensdauer erbringen.

Lebensdauer

Für eine Berechnung der Lebensdauer von Gießharztransformatoren geht man von der thermischen Alterung der Gießharz-Verbundisolation in den Wicklungen aus. Die Wärmeeinwirkung verändert hauptsächlich die chemische Beschaffenheit und vermindert bedeutende elektrische und mechanische Eigenschaften, wie z.B. Teilentladungseinsatz, Durchschlagsspannung, Zugfestigkeit, Dehnung usw. Dieses Alterungsverhalten kann aus dem Diagramm der thermischen Beständigkeit des betreffenden Isoliersystems nach den Richtlinien DIN / IEC 216 bzw. VDE0304 abgeleitet werden.

Beispiel eines thermischen Beständigkeitsdiagrammes für Temperaturindex bzw. Grenztemperatur 155° C und Halbwertzeit-Temperatur-Intervall 10 K.
Diagramm

Danach erhält man nach genormten Festlegungen für untere Grenzwerte der betreffenden Prüfeigenschaften aus den auf Arrhenius zurückgehenden Gesetzmäßigkeiten Temperaturindex bzw. die Grenztemperatur und das Halbwertszeit - Temperaturintervall. Die sich hieraus ergebende Grenztemperatur basiert auf einer zugrunde gelegten Lebensdauer von 20.000 Stunden.

Das Halbwertszeit–Temperaturintervall in Kelvin gibt Auskunft darüber, mit welchen Temperaturstufen eine Halbierung oder Verdoppelung der Lebensdauer, von der ermittelten Grenztemperatur ausgehend, eintritt (Montsinger-Regel). Für Gießharz–Verbundformstoffe rechnet man mit einem Wert von 8 – 10 K.

Sofern ein Gießtransformator dauernd bei einer oben erwähnten Temperatur betrieben wird, ist mit einer theoretischen Lebensdauer von mindestens 2¼ Jahren (entspricht ca. 20.000 Stunden) zu rechnen.

In der Praxis ist jedoch ein Dauerbetrieb mit Grenztemperatur, d.h. Nennlast und 40°C Kühlmitteltemperatur, unüblich. Man berücksichtigt für eine Lebensdauerabschätzung die täglichen und jährlichen Schwankungen der Kühlmitteltemperatur mit einem Durchschnitt von 20K.

Analog kann man auch für die abnehmerbedingten Lastschwankungen eine äquivalente Dauerbelastung ansetzen. Nimmt man diese mit einem relativ hohen Wert von z.B. 88 % an, so ergibt sich – wie Erwärmungsmessungen gezeigt haben – ebenfalls eine Erwärmungssenkung um 20K.

Dies bedeutet zusammen mit der Durchschnittskühlmitteltemperatur eine insgesamt um 40K niedrigere Temperaturbelastung im Vergleich zur Grenztemperatur des Isolierstoffes.

Mit einem angenommenen Halbwerts–Zeit-Temperaturintervall von 10K errechnet sich daraus – ausgehend von 2¼ Jahren bei Grenztemperatur – bereits eine Lebensdauer von 36 Jahren, ohne dass die in diesen Fällen auslegungsbedingten Sicherheitsmargen berücksichtigt sind.

Handhabung

Transportanweisung

  • Anforderungen an die Lastkraftwagen (LKW):
    Die Fahrzeuge müssen in technisch einwandfreiem Zustand sein und der STVO entsprechen. Darüber hinaus müssen alle gültigen gesetzlichen Vorschriften eingehalten werden. Der Ladebereich muss mit einer wetterdichten Plane versehen sein. Der Transport von Gießharztransformatoren ohne Abdeckung ist nicht zulässig. Die LKW müssen mit entsprechenden Zurrösen ausgestattet sein, sonst erfolgt kein Transport ab Werk Regensburg. Auf dem LKW sind pro Trafo mindestens 4 Ratschengurte vorzusehen. Der Trafo darf nicht umgeladen werden. Die Verladevorschrift gilt für das Verladen von SGB Gießharztransformatoren auf LKW. Straßentransporte sind grundsätzlich nur mit druckluftgefederten Fahrzeugen durchzuführen. Wenn von dieser Vorschrift abweichende Transportmittel bzw. -bedingungen vorliegen ist mit SGB Regensburg Rücksprache zu halten.

  • Verladen der Transformatoren mit einem Hallenkran:

    • LKW fährt in die Verladehalle.
    • LKW-Fahrer öffnet und verschiebt die LKW-Plane für die Verladung und entfernt außerdem die Einhängestangen.
    • Zum Anheben des Transformators müssen die 4 dafür vorgesehenen Anhebeösen gleichzeitig verwandt werden. Anheben über die Joche ist unzulässig.
    • Bei Kisten und Containern nur die gekennzeichneten Anhebestellen verwenden.
    • Transformator wird mit dem Hallenkran von hinten in den Verladebereich des LKW´s eingebracht.
    • Transformator, wenn möglich längsseitig und mittig auf die Ladefläche des LKW´s abstellen (Fahrwerke auf LKW-Boden stehend).
    • Transformator kann auch quer zur Fahrtrichtung verladen werden, sofern ausreichend Platz zum ordnungsgemäßen Verzurren gegeben ist.

  • Befestigung der Transformatoren auf dem LKW: 
    Transformator wird mit 4 Stück Ratschengurten (Zubehör der Spedition bzw. LKW) an 4 Eckpunktösen des oberen Presseisens mit einem Abspannwinkel von ca. 30 Grad nach unten an den vorhandenen Verzurrösen des LKW´s befestigt.

  • Transformatorverladung auf Palette mit dem Stapler bis 4 to:

    • Transformator wird auf geeigneter Transportpalette verschraubt
    • Palette mit dem Transformator auf der LKW-Ladebrücke formschlüssig verladen
    • Palette auf dem LKW-Boden vernageln
    • Anschließend den Transformator wie unter Punkt 2 beschrieben mit Ratschengurten befestigen
    • Staplertransport ohne Palette ist nicht zulässig und führt zur Beschädigung des Gießharztransformators

  • Aufgabe der Zurrmittel:
    Das Ladegut muss positioniert und die beim Transport auftretenden Massenkräfte müssen abgesichert werden. Beim Fahren ergeben sich Beanspruchungen auf das Ladegut, welche längs (Kräfte aus Anfahr- und Bremsvorgängen), quer (Kräfte bei Kurvenfahrt) oder auch vertikal (Kräfte beim Überfahren von Bodenunebenheiten) zur Fahrtrichtung wirken.

 

 

Beispiel: Ladegut = 10 to ´=` Gewichtskraft von 100 kN
Wie hoch sind die max. Beschleunigungskräfte?

Abbremsen = (1 x 100 kN) = 100 kN = (10 to*)
Anfahren = (0,5 x 100 kN) = 50 kN = (5 to*)
Kurvenfahrt = (0,5 x 100 kN) = 50 kN = (5 to*)

Zurrmittel müssen diese Kräfte aufnehmen und in den Fahrzeugaufbau (LKW-Ladebrücke) einleiten. (Reibung und Neigungswinkel der Zurrmittel sind hierbei nicht berücksichtigt).

Ladungssicherungsmittel entsprechen den VDI-Richtlinien 2701 "Zurrmittel" und 2702 "Zurrkräfte".

Beispiele zulässiger Anschlagepunkte

Zurrpunkte am Transportfahrzeug
Anschlagpunkte am Transportgut

Beispiele: Korrekt verladene und befestigte SGB Gießharztransformatoren

Trafo längs zur Fahrtrichtung
Links: Anschlagpunkte oben am Presseisen, Rechts: Anschlagpunkt auf der Ladefläche
Verzurren Seitenansicht
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Der Lastverteilungsplan ist, wie auf dem Bild dargestellt, zu beachten

Verpackungsanweisung

Gießharztransformatoren sind gegen natürliche Luftfeuchtigkeit nicht empfindlich. Kürzere Inlandtransporte auf Fahrzeugen mit Verdeck erfordern meist keine Verpackung. Für längere Land - und Übersee - Transporte werden Folienabdeckungen angebracht und Holzkisten oder Container verwendet. Im einzelnen entscheidet hierüber entweder die jeweilige Kundenspezifikation oder SGB aufgrund der Transportroute.

Die Folienabdeckungen sind so anzubringen, dass im Bereich der Anhebestellen die Folie ausgeschnitten und mit Klebeband so fixiert wird, dass ein Verrutschen der Folie während des Transportes verhindert wird. Somit ist gewährleistet, dass keine zusätzlichen Löcher bei der Ankunft am Aufstellungsort bzw. beim weiteren Umladen erforderlich sind!

Die Gießharztransformatoren sollten möglichst schnell zumindest im Leerlauf betrieben werden. Bei längerer Lagerung im offline Betrieb bitte Rücksprache mit dem Hersteller halten.

Lagerungsvorschriften

Allgemeine Hinweise, Empfehlungen:

  • Das Anheben und Absetzen des Gießharztransformators ist nur von geschultem Personal durchzuführen. Zur Einleitung einer möglichst gleichmäßigen Lastaufnahme an den Anhebestellen ist der Gießharztransformator langsam und nicht ruckartig anzuheben. Das Absetzen des Gießharztransformators soll sanft (langsamste Kranstufe) erfolgen. Ein ruckartiges Absetzen kann zu Beschädigungen am Transformator führen. Es ist zu beachten, dass der Gießharztransformator sehr schwer ist. Verletzungsgefahr besteht im Bereich des oberen Joches, an den Kernspitzen sowie an den Presseisen.

  • Bei allen Arbeiten sind stets die gültigen nationalen und internationalen Sicherheitsvorschriften zu erfragen und zu beachten. Dies gilt für alle Transportwege sowie mechanischen und elektrischen Installationsarbeiten.

  • Beim Rollen des Gießharztransformators ist unbedingt auf die eingestellte Richtung der Fahrrollen zu achten. Der Gießharztransformator darf nur in der Richtung der Rollen bewegt werden, Kurvenfahrten sind nicht zulässig. Zu diesem Zweck ist der Gießharztransformator mit einem Kran in die neuen Fahrrichtung zu setzen bzw. die Richtung der Rollen entsprechend zu ändern.

Zwischenlagerungen während des Transports bzw. vor der Aufstellung dürfen nur in regensicheren Räumen vorgenommen werden. Bei Folienabdeckung ist der kurzzeitige Transport bspw. vom LKW zum Lagerort im Freien bei Regen möglich.

Die Folienabdeckung des Transformators muss wie unter Verpackungsanweisung beschrieben angebracht sein. Eine Hinterlüftung ist vorzusehen, damit eine Kondenswasserbildung verhindert wird. Das gleiche gilt für bereits ins Gehäuse eingebaute Transformatoren. Wenn eine ausreichende Belüftung nicht möglich ist, sollte Silikagel verwendet werden. Dies ist entsprechend den räumlichen Verhältnissen zu dimensionieren und danach regelmäßig zu kontrollieren, damit die feuchtigkeitsaufnehmende Wirkung erhalten bleibt.

Die Lagerung von Gießharztransformatoren im Freien über mehrere Tage ist nicht zulässig, um das Eindringen von Feuchtigkeit bei Regen bzw. eine Verschmutzung durch Staub und Rußpartikel aus der Umgebungsluft zu vermeiden. Treten für die Lagerung von Gießharztransformatoren andere Bedingungen auf, als oben beschrieben, sollte mit dem Hersteller Rücksprache gehalten werden. .

Hinweise zum Transport oder Lagerung:

  • Während des Transportes des Gießharztransformators zum Aufstellungsort können die Witterungsbedingungen, bspw. hohe Luftfeuchtigkeit, dazu führen, dass die Isolationswiderstände niedrigere Werte erreichen, als auf den SGB Prüfscheinen angegeben sind. Der Trafo kann trotzdem sicher zugeschaltet werden. Im Zweifelsfall bitten wir Sie, sich mit der SGB in Verbindung zu setzen.

Aufstellungshinweise

  1. Vorhandene Verpackungen bzw. Transportsicherungen am Transformator entfernen.

  2. Für einen festen Stand am Aufstellungsort sorgen. Fahrrollen fixieren (z.B. mit Keilen oder anderen Feststellvorrichtungen). Bei Einsatz von Lagerelementen zur Körperschallisolation auf exakte Positionierung zum Transformator achten.  

  3. Transformator auf Verunreinigungen und Fremdkörper kontrollieren, falls erforderlich nachsäubern. Dabei unterscheidet man nach dem Verschmutzungsgrad der OS-Wicklungen:

    • Leichte Verschmutzung:

      1. OS-Wicklungen trocken mit Lappen abreiben (außen, innen und in den Kühlkanälen)

      2. OS-Wicklungen mit silikonfreiem Kriechöl (Rivolta T.R.S.plus, H-762880) einreiben
         

    • Mittlere Verschmutzung (Rußanhaftung):

      1. OS-Wicklungen trocken mit Lappen abreiben (außen, innen und in den Kühlkanälen)

      2. Oberflächen (außen, innen, Kühlkanäle) mit Alkohol für technische Zwecke (Spiritus, H-236109) abreiben und 1 Stunde trocknen lassen

      3. OS-Wicklungen mit silikonfreiem Kriechöl (Rivolta T.R.S.plus, H-762880) einreiben
          

    • Bei stärkeren Schmutzanhaftungen bzw. Kriech- oder Schmauchspuren ist auf jeden Fall eine Rücksprache mit dem jeweiligen Bereichsverantwortlichen (SGB) erforderlich.

Inbetriebnahmehinweise

Zur Vereinfachung der Inbetriebnahme können Sie auch folgende Inbetriebnahme-Checkliste nutzen

Checkliste (PDF)

Vor der Inbetriebnahme sind alle Arbeiten und Kontrollen gemäß der Aufstellungsanweisung ausführen. Daran anschließend sind folgende Aufgaben abzuarbeiten:

  1. Für eine richtig dimensionierte Be- und Entlüftung im Aufstellungsraum sorgen. (Erhöhte Verlustleistung bei AF-Betrieb berücksichtigen.) Für ihre Auslegung können die Richtlinien aus dem Arbeitsblatt J11 "Transformatorstationen" verwendet und auf Wunsch zugeschickt werden.

  2. Für den Transport demontierte Teile wie Anschlusslaschen, Steuerkästen usw. aus der Verpackung entnehmen und montieren.

  3. Die Fahrgestellträger dürfen nicht vom unteren Presseisen demontiert werden!

  4. Falls Schutzgehäuse mitgeliefert werden, diese nach den beigefügten Plänen montieren.

  5. Liegt zwischen Aufstellung und Inbetriebnahme ein größerer Zeitraum und besteht Verschmutzungsgefahr z.B. durch Baustellenstaub, dann folgen Sie bitte den Hinweisen unter Traforeinigung.

  6. Obere Abstützklötze auf festen Sitz überprüfen. Hierbei müssen die Gummiunterlagen etwas gestaucht sein. Gegebenenfalls Druckschrauben nachziehen. Als Richtwert gilt, dass der Gummi dabei 2 bis 3 mm in die Wicklung gedrückt wird. Für einen genaueren Wert ist Rücksprache mit der SGB-Konstruktionsabteilung zu halten.

  7. Erdung bzw. Potentialausgleich am Transformator ordnungsgemäß anschließen bzw. überprüfen. Im Standardfall befinden sich die Anschlüsse am Fahrwerk. Zu beachten sind dabei die Anzugsdrehmomente der Befestigungsschrauben und die Mindestquerschnitte der Potentialausgleichsleitungen. Der Querschnitt des Potentialausgleichsleiters muss mindestens halb so groß sein, wie der größte Schutzleiterquerschnitt der Anlage, mindestens jedoch 6 mm² Kupfer aus mechanischen Gründen. Für Potentialausgleichsleiter ist für nicht-elektrische Anlagen als ausreichende Obergrenze 25 mm² Kupfer genannt. Ansonsten ist als Querschnitt für den Potentialausgleichsleiter der volle Schutzleiterquerschnitt von 50 mm² zu wählen.
    Zuordnung der Mindestquerschnitte von Schutzleitern und Nullleitern zum Querschnitt der Außenleiter nach VDE 0100, Teil 540:

¹) PEN-Leiter >= 10 mm² Cu oder >= 16 mm² Al, nach Abschnitt 8.2.1 der VDE 0100, Teil 540
²) Ungeschütztes Verlegen von Leitern aus Al ist nicht zulässig.
³) Ab einem Querschnitt des Außenleiters von >= 95 mm² vorzugsweise blanke Leiter verwenden. Connect temperature monitoring systems and check for functioning by means of an interruption of the sensor circuit on the marshalling panel.

  1. Temperatur-Überwachungssysteme anschließen und durch Unterbrechung der Fühlerkreise an der Klemmleiste auf Funktion prüfen.

  2. Falls Lüfter vorhanden sind, richtige Drehrichtung der Lüfter und Funktion der Steuerung prüfen (siehe Schaltplan Temperaturüberwachung).

  3. Phasenanschlüsse entsprechend Schaltschild vornehmen. Dabei ist auch auf die richtige Position der Umschaltbrücken zu achten.

  4. Alle geschraubten elektrischen Verbindungen kontrollieren und nachziehen.

Anziehdrehmomente CU Schienenverbindungen:

Anziehdrehmomente OS Schaltlaschen und Eingussbuchsen:

Anzugsdrehmomente für Befestigungsschrauben bei Kabelschuhen. In Anlehnung an die DIN VDE 0220 Teil 2 sind für Schrauben der Festigkeitsklasse 8.8 folgende Anzugsdrehmomente einzuhalten:

Die Anziehdrehmomente gelten ohne Schmiermittel!

  1. Alle Anschlusskabel auf Zugentlastungen überprüfen. Es darf keine mechanische Belastung an die Anschlussstücke des Transformators geleitet werden.

  2. Spannungsabstände kontrollieren:
    Alle Anschluss- und Steuerleitungen, wie auch Befestigungen und Hilfsteile in genügendem Abstand zur OS-Gießharzwicklung halten. Wir empfehlen Abstände wie bei blanken, spannungsführenden Leitungen nach VDE 0532 einzuhalten:

  • bei Um* = 12 kV - 115 mm
  • bei Um* = 24 kV - 215 mm Aufstellhöhe < 1000 m ü. N. N.
  • bei Um* = 36 kV - 300 mm


Achtung! Die OS-Gießharzwicklungen sind zwar durch eine Gießharz-Schicht isoliert, sie sind jedoch nicht berührungssicher im Sinne der VDE-Vorschriften, d.h. bei Arbeiten am Transformator oder in dessen unmittelbarer Nähe ist dies nur im spannungslosen und geerdeten Zustand zulässig.

  1. Isolationsmessungen
    Mit 2,5 kV DC werden die Isolationswiderstände mit dem Hochspannungs-Isolationsmessgerät Metriso 5000 (siehe Bild) gemessen.insulation meter Metriso 5000 (see picture).
    Folgende Messungen sind durchzuführen:

  • OS zu US
  • OS zu Erde
  • US zu Erde
  • PTC zu US
  • PTC zu Erde

      

Die gemessenen Werte sind mit den Angaben auf dem Prüfschein zu vergleichen. (Richtwert: 1 MOhm je 1 kV, Bsp: 0,4 MOhm bei 400V)
Wichtig: Vor dem Messen PTC-, OS- und US- Anschlusskabel entfernen!
Achtung: bei feuchter Witterung sinkt der Isolationswiderstand!

Ohmsche Widerstände der PTC bzw. PT100 messen und mit Werten auf Prüfschein vergleichen:

Beispiel: Klemmenbelegungsschild Standard

PT100 werden zweimal gemessen (immer zum gemeinsamen weißen Leiter): hier von Klemme 1 auf 2 und von Klemme 1 auf 3. Der Widerstand der PT100 beträgt bei 20°C Umgebungstemperatur ca. 110 Ohm.

Bei den PTC's wird nicht jeder einzelne Widerstand, sondern die gesamte Reihenschaltung der PTC's gemessen: hier zwischen Klemme 5 und 6, bzw. 7 und 8, bzw. 9 und 10, bzw. 11 und 12 Der Gesamtwiderstand der 3 in Serie geschalteten Thermistoren (PTC's) liegt bei 20°C Umgebungstemperatur zwischen 60 und 750 Ohm.

Achtung: bei einer Überprüfung der Kaltleiterwiderstände der Thermistoren darf die Mess-Spannung des Messgerätes nicht über 2.5 V liegen!

Beispiel: Angaben auf Prüfschein

Übersicht der bei SGB verwendeten PTC's

  1. Werkzeugliste für Inbetriebnahme von Gießharztransformatoren

  • 2 Gabelschlüssel (SW 24) für Schrauben M16
  • 1 Isolationswiderstandsmessgerät (Gossen Metriso 5000)
  • 1 Ohmmeter für PT100 und PTC's
  • 1 Voltmeter
  • 1 Drehmomentschlüssel mit passenden Einsätzen (M10, M12, M16)
  • 1 Bandmaß
  • Scotch Klebeband und evtl. Schrumpfbandage
  • Material zum Trafo reinigen:

    • Putzlappen
    • Alkohol füt technische Zwecke H-236109
    • Rivolta-T.R.S. plus, H-762880
    • Flachbürsten (Nylon), BA-Nr. 62307
    • Rundbürsten (Nylon), BA-Nr. 62307

  1. Zur Inbetriebnahme benötigte Unterlagen
  • Maßbilder Transformator (evtl. auch Gehäuse mit Stromlaufplan)
  • Prüfschein Transformator
  • Prüfprotokolle der OS - Wicklungen (falls gesamter Transformator nicht TE gemessen wurde)
  • Bedienungsanleitung Temperaturüberwachungsgerät
  • evtl. Fertigungs-Stückliste Transformator
  • Checklist for transformer commissioning
  • Vorlage: Inbetriebnahme Checkliste / Inbetriebnahme Protokoll
  • Fehlerbehebung
  • Transport, Aufstellung, Inbetriebnahme und Wartung von SGB-Gießharztransformatoren

 

Hinweise zum Transport oder Lagerung:

Während des Transportes des Gießharztransformators zum Aufstellungsort können die Witterungsbedingungen, bspw. hohe Luftfeuchtigkeit, dazu führen dass die Isolationswiderstände niedrigere Werte erreichen, als auf den SGB Prüfscheinen angegeben sind. Der Trafo kann trotzdem sicher zugeschaltet werden. Im Zweifelsfall bitten wir Sie, sich mit der SGB in Verbindung zu setzen.

Traforeinigung

Transformator auf Verunreinigungen und Fremdkörper kontrollieren, falls erforderlich nachsäubern. Dabei unterscheidet man nach dem Verschmutzungsgrad der OS-Wicklungen:

  • Leichte Verschmutzung:

    • OS-Wicklungen trocken mit Lappen abreiben (außen, innen und in den Kühlkanälen)
    • OS-Wicklungen mit silikonfreiem Kriechöl (Rivolta T.R.S.plus, H-762880) einreiben

  • Mittlere Verschmutzung (Rußanhaftung):

    • OS-Wicklungen trocken mit Lappen abreiben (außen, innen und in den Kühlkanälen)
    • Oberflächen (außen, innen, Kühlkanäle) mit Alkohol für technische Zwecke (Spiritus, H-236109) abreiben und 1 Stunde trocknen lassen
    • OS-Wicklungen mit silikonfreiem Kriechöl (Rivolta T.R.S.plus, H-762880) einreiben

  • Bei stärkeren Schmutzanhaftungen bzw. Kriech- oder Schmauchspuren ist auf jeden Fall eine Rücksprache mit dem jeweiligen Bereichsverantwortlichen (SGB) erforderlich.

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Referenzen

Energieerzeugung, Energieverteilung

Da ihre Stärke in ihrer außerordentlichen Zuverlässigkeit liegt, finden sich Gießharztransformatoren in Energieerzeugungs- bzw. -Verteilungsanlagen jeder Art wieder, da hier jede Störung dramatische und kostspielige Folgen haben kann.

Erneuerbare Energien
Öl- und Gaskraftwerke
Kernkraftwerke
Offshore-Windkraftanlagen
Onshore-Windkraftanlagen
Niederspannungs-Verteilung

Industrie

Gießharztransformatoren im Industrieeinsatz erhöhen die Betriebssicherheit der Anlagen und tragen gleichzeitig zur Sicherheit bei, da sie ohne Öl auskommen. 

Chemikalien
Öl und Gas
Stahl
Automobilindustrie
Glas
Zellstoff und Papier

Eisenbahnen

Wenn der störungsfreie Betrieb der vollständigen Infrastruktur von der Zuverlässigkeit von weniger Einzelkomponenten abhängig ist, kommen spezifische Qualitätsmaßstäbe zur Anwendung. Da ihre Stärke in ihrer außerordentlichen Zuverlässigkeit liegt, kommen Gießharztransformatoren aufgrund des einzigartigen Wicklungskonzepts zum Einsatz.

Fernverkehrssystem
Nahverkehrssystem
U-Bahnen

Infrastruktur

Wenn der störungsfreie Betrieb der vollständigen Infrastruktur von der Zuverlässigkeit von weniger Einzelkomponenten abhängig ist, kommen spezifische Qualitätsmaßstäbe zur Anwendung. Da ihre Stärke in ihrer außerordentlichen Zuverlässigkeit liegt, kommen Gießharztransformatoren aufgrund des einzigartigen Wicklungskonzepts zum Einsatz.

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