Wichtige Aspekte bei der Spezifikation von Transformatoren

Als Fachkraft, die technische Spezifikationen für Starkstromtransformatoren erarbeitet, erkenne ich an, dass die Definition dieser Spezifikationen ein entscheidender Schritt ist, um die Zuverlässigkeit, Effizienz und die Einhaltung internationaler Standards wie IEC 60076 zu gewährleisten. Eine umfassende Spezifikation muss alle Parameter klar definieren, um Betriebsineffizienzen, technische Abweichungen und potenzielle Ausfälle zu vermeiden. Im Folgenden stelle ich aus meiner fachlichen Perspektive die Kernaspekte bei der Erstellung von Spezifikationen und der Auswahl wichtiger Parameter dar.

I. Bestimmung der Nennleistung und Spannungsebenen

Die präzise Festlegung der Nennleistung und Spannungsebenen ist grundlegend für die Spezifikationsentwicklung. Wir müssen eine angemessene Nennleistung (in MVA oder kVA) basierend auf den tatsächlichen Anforderungen festlegen, um sicherzustellen, dass der Transformator die erwartete Last ohne übermäßige Verluste oder Überhitzung tragen kann. Gleichzeitig definieren wir die Primär- und Sekundärspannungsebenen klar, um den Systemanforderungen gerecht zu werden, und spezifizieren den Anwendungsbereich des Transformators (Übertragung, Verteilung oder Industrie), um sicherzustellen, dass die Nennspannung mit dem Systemdesign übereinstimmt.

II. Kontrolle der Isolierung und dielektrischen Leistungsfähigkeit

Isolierungsstufe und dielektrische Festigkeit beeinflussen direkt die Fähigkeit des Transformators, Überspannungen, Schaltvorgänge und Blitzschlagimpulse zu widerstehen. Wir gestalten die Isolierkoordination streng gemäß den Anforderungen der höchsten Gerätespannung (Um) und des Grundisolierlevels (BIL), um einen sicheren Betrieb unter den erwarteten Netzbetriebsbedingungen zu gewährleisten. Bei der Materialauswahl und -parametrierung wählen wir isolierende Materialien rational aus und bestimmen die dielektrische Festigkeit, um Isolierfehler zu vermeiden und die Lebensdauer des Geräts zu verlängern.

III. Festlegung von Kühlmethoden und Temperaturanstiegsbegrenzungen

Die Definition von Kühlmethoden und Temperaturanstiegsbegrenzungen ist entscheidend für den sicheren Betrieb des Transformators. Gängige Kühlmethoden sind ONAN, ONAF, OFAF und OFWF. Wir wählen eine geeignete Kühlmethode für den Transformator basierend auf Last- und Umgebungsbedingungen und spezifizieren entsprechende Temperaturanstiegsbegrenzungen.

IV. Gewährleistung der Kurzschluss- und mechanischen Leistungsfähigkeit

Kurzschlussfestigkeit und mechanische Robustheit bestimmen die Zuverlässigkeit des Transformators während elektrischer Störungen. Wir setzen die Kurzschlussimpedanz präzise, um Fehlerströme zu regulieren und die Systemstabilität aufrechtzuerhalten, und stellen sicher, dass die Wicklungen und der Kern strukturell robust genug sind, um hohe mechanische Belastungen während Störungen zu überstehen und Struktur- und Funktionsbeschädigungen zu vermeiden.

V. Klarstellung von Wirkungsgrad- und Verlustparametern

Wirkungsgrad und Verluste sind entscheidende Faktoren bei der Wahl des Transformators. Wir decken in der Spezifikation umfassend Leerlaufverluste, Lastverluste und den Gesamtwirkungsgrad unter verschiedenen Belastungsbedingungen ab. Unter Berücksichtigung des kontinuierlichen Betriebs des Transformators optimieren wir die Parameter, um Energieverluste zu reduzieren, die Lebenszykluskosten zu kontrollieren und den anfänglichen Investitionskosten mit Energieeffizienz auszugleichen.

VI. Gestaltung von Spannungsregelung und Abschaltaufbauten

Um es dem Transformator ermöglichen, sich an Netzfluktuationen anzupassen, spezifizieren wir die Spannungsregelung und die Abschaltaufbauten präzise. Wir definieren die Verwendung von Lastwechselabschaltgetrieben (OLTC) oder Leerlaufabschaltgetrieben (DETC) und geben die Anzahl der Abschaltstufen, den Spannungsumfang und den Typ des Abschaltgetriebes genau an, um die Spannungsstabilität zu gewährleisten.

VII. Anpassung an Umwelt- und Standortbedingungen

Bei der Erstellung von Spezifikationen berücksichtigen wir sorgfältig Umwelt- und standortspezifische Bedingungen, wie Installationshöhe, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Verschmutzungsgrad und Erdbebenaktivität – Faktoren, die direkt die Transformatordesign und -betrieb beeinflussen. Für extreme Anwendungen fügen wir spezielle Designanforderungen hinzu, wie Hochlandisolation, korrosionsbeständige Materialien oder verbesserte Kühlungssysteme.

VIII. Standardisierung von Typenschild- und Betriebs- & Wartungsinformationen

Spezifikationen müssen detaillierte Typenschildinformationen enthalten, die den Transformatortyp, die Nennleistung, Spannungsparameter, Verbindungssymbole, Kühlmethoden, Isolierklasse, Impedanz und Herstellerdetails abdecken, um die Identifizierung, den Betrieb und die Wartung des Geräts zu unterstützen. Gleichzeitig klären wir Transport- und Installationsverfahren (einschließlich Gewichtsgrenzen, Hebvorrichtungen und Lagerungsvorschriften) sowie Richtlinien für präventive Wartung, Öluntersuchungen und regelmäßige Inspektionen, um die langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.

IX. Auswahl von Systemspannungen und Leistungsnennwerten gemäß IEC 60076

Die Auswahl von Systemspannungen und Leistungsnennwerten ist zentral für die Spezifikationsentwicklung. Dies beeinflusst direkt die Fähigkeit des Transformators, Lasten, Spannungsschwankungen und Effizienz/Zuverlässigkeit im Netzwerk zu bewältigen, wobei strikte Einhaltung von IEC 60076 erforderlich ist.

(I) Auswahl von Spannungswerten

In Verbindung mit Systemspannungen und Netzbetriebsanforderungen wählen wir die Nennspannung (Ur) des Transformators gemäß IEC 60076-1, um die höchste Systemspannung abzudecken, was die Isolierkoordination und die dielektrische Festigkeit gewährleistet. Wir definieren die höchste Gerätespannung (Um), um sicherzustellen, dass das Isoliersystem geeignet ist und die dielektrische Durchschlagfestigkeit gewährleistet; bestimmen die Nennspannung jedes Wicklungszuges mit Bezug auf standardisierte bevorzugte Werte, um die Kompatibilität mit Netzeinrichtungen zu erhöhen; und wählen das Spannungsverhältnis, um den Systemspannungsumwandlungsbedarf zu erfüllen (z.B. 132/11 kV für die Spannungsumwandlung von Übertragung zu Verteilung). Darüber hinaus berücksichtigen wir gemäß IEC 60076-3 den Einfluss der Systemspannung auf die Isolierkoordination und konfigurieren robusteres Isoliermaterial für Transformatoren, die bei höheren Spannungen betrieben werden, um Blitzeinschläge und Schaltüberspannungen zu widerstehen.

(II) Auswahl von Leistungsnennwerten

Gemäß IEC 60076 wird die Nennleistung (Sr, in MVA oder kVA) des Transformators durch die Integration von Systemanforderungen, Lastbedingungen und Effizienz bestimmt. Wir klären die Verteilung der Nennleistung (beide Wicklungen eines Zweikreis-Transformators haben die gleiche Leistung, während Mehrkreis-Transformatoren unterschiedliche Leistungen für jede Wicklung haben können); berücksichtigen Lastzyklen (normal, Notfall und kurzfristige Überlast); und korrelieren Kühlmethoden mit Leistungsnennwerten (z.B. unterschiedliche Nennwerte für ONAN und ONAF-Kühlung), um einen sicheren Betrieb innerhalb der spezifizierten Temperaturanstiegsbegrenzungen zu gewährleisten.

(III) Faktoren, die die Parametrauswahl beeinflussen

Netzkonfiguration und -stabilität, Lastwachstum und -erweiterung, Spannungsregelungs- und Abschaltaufbauanforderungen sowie Kurzschlussüberlegungen beeinflussen die Auswahl von Spannungs- und Leistungsnennwerten. Wir stellen sicher, dass der Transformator an die Netzspannung und die Kurzschlusswiderstandsfähigkeit angepasst ist; reservieren Kapazitäten für Lastwachstum, um Überlastungen zu vermeiden; konfigurieren Abschaltgetriebe nach Bedarf, um die Spannungsstabilität aufrechtzuerhalten; und wählen die Kurzschlussimpedanz rational, um Fehlerströme zu begrenzen und die Spannungsstabilität zu gewährleisten, und folgen dabei den Anforderungen von IEC 60076-5 zur Kurzschlusswiderstandsfähigkeit.