Phasenschiebertransformatoren

Die Übertragung großer Energiemengen ist meist eine passive Angelegenheit, wobei der Strom auf dem Weg des geringsten Widerstandes zur Last fließt. Um diesen Fluss zu beeinflussen, muss der Phasenwinkel auf der Sende- oder der Empfangsseite verändert werden. Das kann mittels Phasenschiebertransformatoren geschehen. Der Phasenschiebertransformator speist einen Ausgleichsstrom in das System ein, der den Laststrom in der Leitung, in der sich der Phasenschiebertransformator befindet, entweder verringert (beim Betrieb im Buck-Modus) oder erhöht (beim Betrieb im Boost-Modus).
 
Die eigentliche Phasenverschiebung erreicht man durch Verbinden zweier Phasen der Regelwicklungen in Sternschaltung mit einer Phase der “Verstärker”-Wicklung in Dreieckschaltung. Durch Stufenschaltung unter Last können die Größenordnung und die Polarität der Phasenverschiebung verändert werden, was wiederum den Ausgleichsstrom in dem System bestimmt. 

Für niedrigere Nennleistungen können die beiden Aktivteile in einem einzigen Kessel untergebracht werden. Bei Phasenschiebertransformatoren von höherer Leistung sind dagegen die beiden Aktivteile (der Erreger- und der Verstärker-Transformator) in separaten Kesseln eingebaut, und die beiden Aktivteile werden miteinander verbunden. Diese Verbindung zwischen dem Erreger- und dem Verstärker-Transformator wird bei voller Systemspannung hergestellt und muss normalerweise innerhalb ölgefüllter Kanäle ausgeführt werden, um das Risiko eines schädlichen inneren Kurzschlusses zu vermeiden.
 
Die SGB-SMIT Gruppe verfügt über herausragende Erfahrung mit großen Phasenschiebertransformatoren, einschließlich der Fähigkeit zur Analyse der komplexen transienten Spannungen, die während externer Schaltvorgänge oder Blitzeinschläge auftreten können.

Erreger-Transformator mit Stromsteuertransformatoren mit Doppelkessel (Erreger- und Verstärker-Transformator) 3-phasig, 700 MVA; 230/230 kV; ±30º
Einzelkessel, 3-phasig, 350 MVA; 115/115 kV; ±60°, von Oberspannungsseite mit Stufenschaltern zum Umstellen der Anzapfungen unter Last
Einzelkessel, 3-phasig, 350 MVA; 115/115 kV; ±60°, auf dem Weg zum Aufstellungsort
Einzelkessel, 3-phasig, 350 MVA; 115/115 kV; ±60°, am Aufstellungsort

Technische Informationen

Konstruktion

Royal SMIT Transformers B.V. hat einen fortlaufenden technischen Bewertungsprozess zur kontinuierlichen Verbesserung und Weiterentwicklung seines Konstruktionsprogramms implementiert.

Die Entwicklungsabteilung von SMIT nutzt in vollem Umfang ein High-End-3D-CAD-System für die gesamte Transformatorkonstruktion. Die Aktivteile und der Kessel können zu einem einzigen Modell kombiniert werden, wodurch die bestmögliche Überprüfung einer korrekten Dimensionierung gegeben ist.

Nahezu alle Ingenieure arbeiten mit 3D-CAD-Stationen. Die Einführung der 3D-CAD-Technologie wurde in den vergangenen Jahren sorgfältig vorbereitet. Ein Expertenteam arbeitete in Vollzeit an den benötigten Modellen für Kessel und Aktivteile.

Die großen Vorteile für Royal SMIT und ihre Kunden sind:

  • gleichbleibende Qualität dank Modulbauweise
  • beträchtliche Verkürzung der Entwicklungszeit für standardisierte Transformatorkonstruktionen
  • verkürzte Entwicklungsvorlaufzeit selbst für außerordentlich komplizierte Transformatoren

Einzigartige Konstruktionsmerkmale

Klemmen von Wicklungen

Royal SMIT Transformers produziert große Leistungstransformatoren, bei denen der Kern und die Wicklungen unabhängig geklemmt sind. Dieses Klemmsystem ist unter den Herstellern großer Leistungstransformatoren einmalig.

Das Prinzip des unabhängigen Klemmens hat viele Vorteile:

  • Die Wicklungen sind unabhängig vom Kern geklemmt, so dass keine Spannung auf das Stahlmaterial des Kerns übertragen werden, was Kernverluste beim Betrieb reduziert.
  • Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Klemmsystem ist es bei der von Royal SMIT verwendeten Klemmweise möglich, jede Phase eines Dreiphasentransformators individuell zu klemmen. Das bedeutet, dass der Klemmdruck problemlos an geringfügige Abweichungen zwischen den einzelnen Phasen angepasst werden kann, was eine bessere Abstützung der Wicklungen und eine deutlich verbesserte Kurzschlussleistung des Transformators zur Folge hat.
  • Der Spulenklemmdruck wird durch die stählernen Zugstangen aufrecht erhalten, die die oberen und unteren Stahlklemmplatten verbinden. Das bedeutet, dass der Wicklungsdruck über die gesamte Lebensdauer des Transformators beibehalten wird.

Wicklungen "à la SMIT"

Wicklungen in der von Royal SMIT angebotenen Ausführung unterscheiden sich von den meisten unserer Wettbewerbsprodukte dadurch, dass sie axiale Kühlkanäle ohne radiale Pressspanplatten-Abstandshalter aufweisen. Derartige Wicklungen bieten mehrere Vorteile:

  • Da sich in der Wicklung keine axialen Pressspanplatten-Abstandshalter befinden, ist die axiale Schrumpfung der Wicklung geringer, so dass der Wicklungsklemmdruck über die gesamte Lebensdauer des Transformators beibehalten wird, was zu einer verbesserten Kurzschlussfestigkeit führt.
  • Die mechanische Stabilität der Wicklungen in "Royal SMIT"-Ausführung bietet ein ausgezeichnetes Last-Geräusch-Verhalten während des Betriebes.
  • Die axialen Kühlkanäle gestatten einen ausgezeichneten Ölfluss durch die Wicklungen. Vor allem aber ist ihre Breite unabhängig vom axialen Klemmdruck. Dies ist ein Vorteil gegenüber herkömmlichen radialen Kühlkanälen, die sich infolge der Schrumpfung der Pressspanplatten-Abstandshalter beim Trocknen und Klemmen deutlich verkleinern können.

Kesselkonstruktion

Links: Finite-Elemente-Modelle von Kessel-vibrationen
Rechts: Gemessene Kesselvibrationen

Royal SMIT Transformers hat Finite-Elemente-Modelle der Transformatorkesselkonstruktion entwickelt, mit denen sich die Kesselspannungen und Vibrationsstärken exakt vorhersagen lassen:

  • Die Kesselkonstruktion kann hinsichtlich Kosten und Gewicht optimiert werden, was eine Verringerung der Gesamtabmessungen und das Gesamtgewicht für den Versand ermöglicht.
  • Die Vibrationswerte an den Kesseloberflächen können deutlich verringert werden, was zu einer höheren Betriebssicherheit führt.
  • Eine steifere Kesselkonstruktion überträgt weniger Innengeräusche, die durch den Kern (die Hauptquelle von Leerlaufgeräuschen) und die Wicklungen (die Hauptquelle von Lastgeräuschen) erzeugt werden, nach außen, wodurch der Transformator einen niedrigeren Betriebsschallpegel erreicht. Das ist angesichts der verschärften Umweltbestimmungen, die nun für Geräuschbelästigung bestehen, von besonderer Bedeutung.

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Referenzen

Energieerzeugung

Betriebssichere Transformatoren mit der einzigartigen Einzelwicklungs-Klemmkonstruktion werden weltweit an Kunden aus der Energieerzeugungsbranche versandt. Wir verfügen über umfangreiche Erfahrung mit den Anforderungen für die Nuklearindustrie und erneuerbare Energien. Die Einzelwicklungs-Klemmkonstruktion bietet zusätzliche Kurzschlussfestigkeit und beeinflusst nicht die Klemmung des Kerns.

Erneuerbare Energien
Kernkraftwerke
Öl- und Gaskraftwerke

Energieverteilung

Große Leistungstransformatoren wurden an Kunden geliefert, die sich für Transformatoren mit langer Lebensdauer, hoher Betriebssicherheit und der zugelassenen einzigartigen Einzelwicklungs-Klemmkonstruktion entschieden haben.

Hochspannungs-Verteilung
Mittelspannungs-Verteilung

Industrie

Zuverlässige Energieversorgung in allen Produktionsprozessen ist für unsere Kunden von größter Bedeutung. Betriebssichere Transformatoren sind Teil dieser Philosophie. Unsere Transformatoren werden weltweit für zahlreiche Industriezweige geliefert, die Qualität und Zuverlässigkeit gewählt haben.

Chemikalien
Öl und Gas
Stahl

Eisenbahnen

Für die Kunden aus der Eisenbahnindustrie stellt die Kurzschlussfestigkeit ein wichtiges Kriterium dar. Deshalb werden unsere Transformatoren gewählt, die aufgrund der einzigartigen Einzelwicklungs-Klemmkonstruktion und der hohen Qualität unserer Transformatoren außerordentlich zuverlässig sind.

Hochgeschwindigkeit
Fernverkehrssystem

Ansprechpartner

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