GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators

Die Seite wird erstellt Stefan-Nikolas Klose
 
WEITER LESEN
GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators
GEAFOL Gießharztransformatoren
             für den Einsatz in
             Windenergieanlagen
             GEAFOL Cast-Resin Transformers
             for Wind Turbine Generators

             Sonderdruck aus/Special reprint from
             Wind-Kraft & Natürliche Energien Journal
             HUSUMwind 07 Special

             Autor/Author:
             Heinz Raithel, Siemens AG, Energy Sector Power Transmission Division

Answers for energy.
GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators
GEAFOL Gießharztransformatoren
Sie trotzen Vibrationen, Wind und Wetter, sind resistent gegen Salzwasser, umweltfreundlich und rüttelfest:
GEAFOL-Gießharztransformatoren für Windenergieanlagen und Offshore-Windparks

Im Einsatz sind Gießharztransformatoren      Die GEAFOL-Gießharztransformatoren –            rung der Gießharztransformatoren
meistens dort, wo elektrische Energie        eine Entwicklung des Siemens-Transfor-          besteht aus einer umweltfreundlichen
von der Mittelspannungsebene auf eine        matorenwerkes Kirchheim – sind betriebs-        Epoxidharz-Quarzmehl-Mischung, bei der
andere Spannungsebene wie die Nieder-        sicher, umweltverträglich, schwer ent-          auch unter Einwirkung eines Lichtbogens
spannungsebene umgespannt werden             flammbar, selbstverlöschend und toxisch         keine giftigen Gase entstehen können.
soll oder auf eine andere Netzeinspeise-     unbedenklich. Dies hat dazu geführt,            Gießharztransformatoren werden
spannung. Transformatoren, die diese         dass diese Transformatoren im Leistungs-        entsprechend der nachgewiesenen Um-
Aufgabe übernehmen, werden bevorzugt         spektrum von 50 kVA bis ca. 50 MVA,             gebungs-, Klima- und Brandklasse gekenn-
in der Nähe von elektrischen Verbrau-        bei Spannungen bis 45 kV heute weltweit         zeichnet. Die GEAFOL-Transformatoren
chern und damit fast immer in unmittel-      über 100.000 mal im Einsatz sind. Zudem         erfüllen mit der Umgebungsklasse E2,
barer Nähe von Menschen installiert.         haben inzwischen mehr als 20 Trafo-             der Klimaklasse C2 und der Brandklasse
Sie müssen deshalb besonders sicher          Hersteller in aller Welt eine Lizenz zur        F1 die höchsten definierten Klassen.
und zuverlässig arbeiten. Dies kann in       GEAFOL-Fertigung erworben.
Hochhäusern, Krankenhäusern, in U-Bahn-                                                      Ergebnisse wie diese werden auch durch
Stationen oder auf Schiffen und Ölförder-    Für den Einsatz in                              Prüfungen belegt, die Siemens in Zusam-
plattformen sowie in Papierfabriken, in      Windenergieanlagen prädestiniert                menarbeit mit renommierten Windenergie-
Walzwerken, in Flughäfen oder anderen        All dies sind aber auch die Gründe dafür,       anlagenherstellern durchgeführt hat. Im
Stellen mit hohem Energiebedarf sein.        dass sich die Gießharztransformatoren           Rahmen spezieller Programme wurden
Oftmals arbeiten sie auch in unmittel-       von Siemens auch so gut für den Einsatz         in zahlreichen Prüfungen die Rüttelfestig-
barer Nähe von Passanten und Anwoh-          in Windenergieanlagen und bei Offshore-         keit, Stoßspannungs- und Kurzschlussfestig-
nern, nur durch die Steinwand eines          Windparks eignen. Gerade die Aufstellung        keit der Gießharztrafos ausführlich getestet.
Trafohäuschens oder ein Metallgehäuse        in Windenergieanlagen beansprucht die           Es konnte auch erneut der Nachweis
von der Umwelt getrennt. Sicherheit ist      Transformatoren sowohl mechanisch als           erbracht werden, dass die höchsten in
deshalb für alle Beteiligten das oberste     auch elektrisch und thermisch weitaus           der Norm DIN EN 60076-11 definierten
Gebot.                                       stärker, als dies die Aufstellung in standar-   Umgebungs- und Klimaklassen von
                                             disierten Ortsnetz-Verteilstationen der         GEAFOL-Gießharztransformatoren erfüllt
Überall dort, wo Verteilungstransforma-      Fall ist. Auch ist die Zugänglichkeit häufig    werden. Die Prüfungen wurden in
toren in unmittelbarer Nähe des Menschen     eingeschränkt. Somit werden hohe Anfor-         namhaften europäischen Instituten
aufgestellt werden müssen, sind es           derungen an Design, Produktqualität und         wie der KEMA in den Niederlanden oder
bevorzugt Gießharztransformatoren, denn      Sicherheit gestellt. So liefert Siemens         der IABG in München vorgenommen.
diese garantieren dem Anwender eine          die Gießharztransformatoren für Wind-
hohe Sicherheit im Betrieb und verfügen      kraftanwendungen in einer mechanisch            Bei der erfolgreichen Prüfung der mecha-
gleichzeitig über gute elektrische, mecha-   verstärkten Ausführung, die auch den            nischen Widerstandsfähigkeit gegen be-
nische und thermische Eigenschaften, die     starken Vibrationen bei Aufstellung             triebsbedingte Vibrationen und Transport-
sich besonders durch Wartungsarmut und       in der Gondel problemlos widersteht.            beanspruchungen wurde der Transformator
ihr hohes Sicherheitsniveau bezüglich des    Zudem sind sie durch einen speziellen           Beschleunigungswerten bis zur 2-fachen
Brandverhaltens auswirken.                   Anstrich gegen die aggressive, salzhaltige      Erdbeschleunigung in allen drei Raum-
                                             Atmosphäre auf See geschützt. Die Isolie-       koordinaten ausgesetzt.

2
GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators
Bild 1+2: Windkraftanlagen stellen sehr hohe Anforderungen
                                   an die elektrischen und mechanischen Beanspruchungen von
                                   Transformatoren und damit hohe Anforderungen an Sicherheit
                                   und Qualität. Siemens liefert seine Gießharztransformatoren
                                   für Windkraftanwendungen mechanisch verstärkt aus, so dass
                                   sie sich auch rüttelfest in der Gondel aufstellen lassen.

                                   Fig. 1+2: Wind turbine generators make tremendous demands
                                   on transformers in terms of electrical and mechanical stressing
                                   and consequently also in safety and quality terms. Cast-resin
                                   transformers from Siemens for use in wind turbines are
                                   therefore supplied with mechanical strengthening to ensure
                                   vibration-free installation in the nacelle.

GEAFOL cast-resin transformers
Immune to vibrations, wind and weather, resistant to salt water, environmentally compatible and vibration-proof:
GEAFOL cast-resin transformers for wind turbine generators and offshore wind farms

Cast-resin transformers are mostly used         retardant, self-extinguishing and produce            transformers are classified according to
where electricity has to be transformed         no toxic gases. These features are the               verified environmental, climate and fire
from the medium-voltage level down              reason why more than 100,000 of                      classes. GEAFOL transformers satisfy
to low-voltage, or to another incoming          these transformers are in service around             environmental class E2, climate class
mains voltage. Transformers destined for        the world today, ranging from 50 kVA                 C2 and fire class F1 and so conform
this function are generally installed close     to approx. 50 MVA and for voltages of                to the highest defined classifications.
to electrical loads and therefore almost        up to 45 kV, and also explains why more
invariably in immediate proximity to peo-       than 20 manufacturers around the world               These results are also validated by
ple. They must consequently be particu-         are currently licensed to produce GEAFOL             numerous tests performed by Siemens in
larly safe and highly reliable in operation.    transformers.                                        collaboration with a noted manufacturer
Such transformers are found in high-rise                                                             of wind turbine generators. These tests
buildings, hospitals, subway stations           Predestined for operation in                         were conducted as part of an extensive
or on ships and oil production platforms,       wind turbine generators                              program specially designed to test the
as well as in paper mills, rolling mills,       All the above attributes also explain why            cast-resin transformers for vibration
airports or other locations requiring           cast-resin transformers from Siemens                 resistance, lighting impulse withstand
substantial amounts of power. They are          are so well suited for use in wind turbine           capability and short-circuit strength.
often also installed very close to passers-     generators and offshore wind farms.                  The results also once again confirm that
by and residential areas, separated from        Wind turbine generators subject trans-               GEAFOL transformers conform with the
the environment only by the stone wall          formers to much greater mechanical,                  highest environmental and climate classes
of a building or a metal enclosure. Safety      electrical and thermal stresses than                 defined in standard DIN EN 60076-11.
is therefore of utmost priority for every-      transformers installed in standardized               Testing was carried out in well-known
one concerned.                                  secondary unit substations. Accessibility            European institutes such as KEMA in the
                                                is also frequently restricted, which means           Netherlands or IABG in Munich, Germany.
Wherever distribution transformers have         very high demands on design, product
to be installed in areas frequented by          quality and safety. Cast-resin transformers          The successful test for mechanical resis-
people, cast-resin transformers are the         from Siemens for use in wind turbines                tance to operationally induced vibrations
preferred option because this particular        are therefore supplied in a mechanically             and transportation stresses exposed the
design ensures users a high level of safety     reinforced design, which – when installed            transformer to accelerations of up to twice
in operation while also offering good           in the nacelle – can withstand the strong            gravitational in all three coordinates.
electrical, mechanical and thermal prop-        vibrations without difficulty. These trans-
erties. Transformers with these features        formers are also painted with a special              Cast-resin transformers often have a
require little in the way of maintenance        coating to protect them from the aggres-             smaller footprint than equivalent liquid-
and ensure a high level of safety in terms      sive, salt-laden marine atmosphere. The              filled or gas-insulated transformers and
of behavior in fire. The GEAFOL cast-           insulation used on cast-resin transformers           they are very flexible with respect to the
resin transformers – a development              is an environmentally sustainable mixture            position of the high-voltage/low-voltage
from the Siemens manufacturing plant            of epoxy resin and quartz powder, which              terminals. No extra safety precautions,
in Kirchheim – are reliable in operation,       does not produce any toxic gases even                e.g. oil trough, are necessary. Designs
environmentally compatible, flame-              under exposure to arcing. Cast-resin                 with reduced no-load and short-circuit

                                                                                                                                                  3
GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators
Bild 3: Bei hoher mechanischer Beanspruchung
                                    werden GEAFOL-Gießharztransformatoren in
                                    verstärkter Ausführung eingesetzt. Hier beispiel-
                                    haft dargestellt an einem in der Gondel einer
                                    Windkraftanlage eingesetzten Transformator, wo
                                    er den ständig auftretenden Vibrationen sicher
                                    wiederstehen muss.

                                    Fig. 3: Where high mechanical stresses are
                                    encountered, GEAFOL cast-resin transformers
                                    of strengthened design are used. This example
                                    shows a transformer being used in the nacelle
                                    of a wind turbine, where it must reliably with-
                                    stand constant vibration.

Gießharztransformatoren beanspruchen             von der Gewichtseinsparung wird die            dass der Aluminiumleiter bei der ganz-
im Allgemeinen weniger Aufstellungs-             Weiterentwicklung der Transformatoren          heitlichen Beurteilung von Leitwert,
fläche als vergleichbare flüssigkeitsgefüllte    geprägt. Wesentliche Veränderungen             Materialpreis, dem spezifischen Gewicht
oder gasisolierte Transformatoren und            haben auch im Inneren der Trafos statt-        und der Verlustbilanz letztlich immer
sind hinsichtlich der OS/US-Anschlusslage        gefunden. Hier hat sich im Laufe der           Vorteile mit sich bringt.
sehr flexibel. Ölauffangwannen entfallen         Jahre viel getan. Ein moderner Gießharz-
ebenso. Ausführungen mit reduzierten             transformator besteht schon längst nicht       Viel Know-how und Erfahrung nötig
Leerlauf- und Kurzschlussverlusten               mehr aus Kupferwicklungen. Im Laufe der        Gewickelt wird mit modernen Band-
erhöhen den Wirkungsgrad und senken              Jahre hat sich eine Technik als zukunfts-      wickelmaschinen, die es ermöglichen,
damit die Betriebskosten. Darüber hinaus         weisend gezeigt, die Aluminiumfolien           innerhalb einer Schicht mehrere Ober-
arbeiten die mit Epoxidharz vergossenen          einsetzt, welche mit hochwertigen Kunst-       spannungs- und Unterspannungs-Wick-
Transformatoren nahezu wartungsfrei –            stoff folien isoliert werden. Diese Technik,   lungsstränge herzustellen. Sind Primär-
für Offshore-Windparks entscheidende             die an die Kondensatorenfertigung              und Sekundärseite fertig gewickelt,
Kriterien.                                       erinnert, hat sich durchgesetzt, weil          werden die Spulen mit speziellen Harz-
                                                 die Folienwicklung eine einfache Wickel-       mischungen verschlossen. Der Epoxid-
In Windkraftanlagen haben die Gießharz-          technik mit hoher elektrischer Sicherheit      harzverguss der Oberspannungsspulen
transformatoren die Aufgabe, die vom             verbindet. Die Isolierung wird elektrisch      wird unter Vakuum bei erhöhter Tempe-
Generator in der Gondel erzeugte                 weit geringer beansprucht als die anderer      ratur vorgenommen. Dieses Verfahren
Spannung auf die Höhe der geforderten            Wicklungsarten.                                verhindert schädliche Gaseinschlüsse.
Netzeinspeisespannung des Mittel-                                                               Spezielle Vakuumpumpen erzeugen das
spannungsnetzes hoch zu transformieren.          Während sich bei einer herkömmlichen           dafür notwendige Vakuum im Gießkessel.
Konzipiert werden die Transformatoren            Runddrahtwicklung die Windungsspan-
von Windkraftanlagen in der Regel                nungen bis zur doppelten Lagenspan-            Aber auch hier sind wieder Fachwissen
für Betriebsspannungen der Mittel-               nung addieren können, tritt bei Folien-        und Erfahrung notwendig, um zum
spannungsebene bis zu 36 kV.                     wicklung nie mehr als die einfache             gewünschten Ziel zu gelangen. Entwickler
                                                 Windungsspannung als Lagenspannung             Hanov weiß, dass trotz der guten Pumpen
Die Entwicklung geht weiter                      auf, denn bei ihr besteht jede Lage nur        das Beherrschen des Gießverfahrens min-
Die Entwicklung der Gießharztransfor-            aus einer Windung. Das Resultat: Hohe          destens genau so wichtig ist um blasen-
matoren bei Siemens steht nicht still.           Wechsel- und Stoßspannungsfestigkeit.          frei zu gießen. In einem Gießkessel mit
Entwickler Rudolf Hanov im Trafowerk             Warum aber Aluminium? Die Ausdeh-              sechs Kubikmeter Inhalt befinden sich
Kirchheim/Teck kann anhand von                   nungskoeffizienten von Aluminium und           bei einem Druck von unter einem Millibar
Datenblättern belegen, dass in den               der bei Siemens verwendeten Gießharz-          immer noch rund sechs Liter von ursprüng-
vergangenen 40 Jahren allein das                 rezepturen liegen sehr nahe beieinander,       lich 6.000 Litern Luft. Dieser Rest kann
Gewicht der Transformatoren bei gleicher         so dass bei insbesondere durch Last-           den Verantwortlichen das Leben immer
Leistung und ohne negative Beein-                wechsel hervorgerufene Temperatur-             noch schwer genug machen. Deshalb
flussung der Betriebssicherheit und              änderungen nur geringe mechanische             kommt es auf die Erfahrung beim Gießen
-zuverlässigkeit um mehr als ein Drittel         Spannungen auftreten. Außerdem zeig-           an.
gesenkt werden konnte. Doch nicht allein         ten Wirtschaftlichkeitsberechnungen,

4
GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators
losses increase transformer efficiency        with high electrical safety. The insulation     This process prevents harmful gas inclu-
and so reduce operating costs. Moreover,      is exposed to much lower electrical stress      sions. Special vacuum pumps generate
epoxy resin-insulated transformers are        than in other types of winding.                 the necessary vacuum for this process
practically maintenance-free – crucial                                                        in the casting kettle.
criteria for offshore wind parks.             Whereas turn-to-turn voltages in a con-
                                              ventional round-wire winding can add            This process also requires expertise and
Cast-resin transformers in wind turbine       up to twice the interlayer voltage, the         experience if the desired objective is to
generators are used to step up the volt-      interlayer voltage of a foil winding never      be achieved. Development engineer
age supplied by the nacelle-mounted           exceeds the single voltage per turn             Hanov knows that despite good pumps,
generator to the correct level for feeding    because all layers uniquely consist of          controlling the casting process is just as
into the medium-voltage network.              a single winding which ensures excellent        important for void-free casting. Under
Transformers for wind turbine generators      power- frequency voltage strength               less than one millibar of pressure, a six
are generally designed for operating          and impulse voltage strength. But why           cubic meter-capacity casting kettle still
voltages on the medium-voltage level          aluminum? The coefficients of expansion         contains around six liters of its original
of up to 36 kV.                               of aluminum are very similar to those           6000-liter air content. This residual air
                                              of the Siemens recipes for casting resin        is enough to make life difficult for those in
Further developments afoot                    and result in only minimal mechanical           charge. That’s why expertise in casting is
Work on developing cast-resin trans-          stresses particularly in connection with        crucial. One of the secrets is that vacuum
formers at Siemens never ceases. Develop-     load-change-induced temperature fluc-           conditions in the casting kettle must
ment engineer Rudolf Hanov at the Kirch-      tuations. Moreover, efficiency calculations     be the same as or “poorer” than in the
heim/Teck factory quotes data sheets          based on a holistic evaluation of conduc-       formulating area. Any residual air remains
which show that the weight of trans-          tivity, material price, specific weight and     in the compound despite the high-vacuum
formers has been reduced by more than         loss balance demonstrated that the alumi-       conditions, and undesired bubbles are
one third over the last 40 years alone        num conductor invariably offers advan-          unable to form.
without any reduction in output range         tages.
or any adverse effects on operating safety                                                    The quality of the encapsulation in
and reliability. But developments are going   Considerable know-how                           conjunction with the electrical advan-
beyond mere weight reduction. Important       and experience needed                           tages of the foil winding is a crucial
changes have also taken place in the inside   Windings are fabricated using modern            factor for ensuring freedom from partial
of transformers. A great deal has happened    strip winding machines which enable             discharges. Since this critical criterion
here. Modern cast-resin transformers no       a number of high-voltage and low-voltage        applies throughout the life of cast-resin
longer feature copper windings. Over the      phase windings to be produced in one            transformers, Siemens in Kirchheim
years, a pioneering technology has been       shift. Once the primary and secondary-          inspects every GEAFOL transformer at
developed using aluminum foil insulated       side windings have been completed, the          twice rated voltage and stipulates more
with high-grade plastic film. Reminiscent     coils are sealed with special resin mixtures.   stringent release criteria for the permitted
of the way capacitors are manufactured,       The cast epoxy resin used to encapsulate        partial-discharge inception level than those
this technology has prevailed because the     the high-voltage coils is applied under         specified in international standards.
foil winding combines a simple technique      vacuum and at high temperature.

                                                                                                                                          5
GEAFOL Gießharztransformatoren für den Einsatz in Windenergieanlagen GEAFOL Cast-Resin Transformers for Wind Turbine Generators
Bild 4: Innovative Lösungen, wie z. B. der patentierte
                                                                                  Kühlkanal für Oberspannungswicklungen, wurden hier
                                                                                  erfolgreich eingesetzt.

                                                                                  Fig. 4: Innovative solutions such as the patented cooling
                                                                                  duct for high-voltage windings have been successfully
                                                                                  brought to bear here.

Eines der Geheimnisse: Im Gießkessel muss       Off-Shore-Windkraftanlagen zunehmend           Die Basis für die Auslegung leistungsstarker
das gleiche oder „schlechtere“ Vakuum als       Trockentransformatoren mit größeren Leis-      Gießharztransformatoren bilden die über
im Formulierbereich sein. So bleibt die trotz   tungen gefordert. Gründe sind die sichere      Jahrzehnte gewachsene Erfahrung der
des hohen Vakuums noch vorhandene               Energieversorgung durch die hohe Betriebs-     Siemens-Entwickler und Konstrukteure so-
restliche Luft in der Masse und es können       sicherheit der Gießharztrafos als auch der     wie der Einsatz modernster Berechnungs-
sich keine ungewollten Bläschen bilden.         herausragende Wirkungsgrad, der zur            tools und Fertigungseinrichtungen. Die
                                                Reduzierung der Betriebskosten beiträgt.       Tüftler um den Gießharztrafo-Entwickler
Die Qualität des Vergusses in Verbindung                                                       Rudolf Hanov beherrschen heute die Aus-
mit den elektrischen Vorteilen der Folien-      Höhere Leistungen bedeuten bei Gießharz-       legung als auch das Gießverfahren für
wicklung ist entscheidend für die Teilent-      transformatoren im Allgemeinen auch            GEAFOL-Transformatoren mit Leistungen
ladungsfreiheit. Da dies maßgebliches           höhere Spannungen und höhere Ströme            bis etwa 50 MVA. Es funktioniert inzwi-
Kriterium für die Lebensdauer von Gieß-         und damit auch mehr Verlustwärme. Die          schen so gut, dass die elektrischen Eigen-
harztransformatoren ist, prüft Siemens          Lösung für das ständige Problem mit der        schaften der Gießharzisolation als optimal
Kirchheim jeden GEAFOL-Gießharztrans-           Wärme haben die Entwickler im schwäbi-         bezeichnet werden können. Hanov:
formator bei doppelter Nennspannung und         schen Kirchheim/Teck im Griff. Schon seit      „Die Qualität des Vergusses in Verbindung
legt im Vergleich zur internationalen Norm      längerem brachten sie ab einer Leistung        mit den elektrischen Vorteilen der Folien-
strengere Freigabekriterien für den zulässi-    von 630 kVA spezielle Kühlkanäle ein.          wicklung ist entscheidend für die Teilent-
gen Teilentladungspegel an. Erst die opti-      Dieses geschah aber nur in der Unterspan-      ladungsfreiheit – bis zur doppelten Nenn-
male Kombination von Folien und Band-           nungswicklung. Bei der Oberspannungswi-        spannung. Erst die optimale Kombination
wicklungen aus Aluminium mit der darauf         cklung, die komplett vergossen ist, war das    von Folien- und Bandwicklungen aus
abgestimmten Gießharzisolierung macht           bisher nicht der Fall. Um aber überhaupt       Aluminium mit der darauf abgestimmten
die GEAFOL-Trafos sicher, schwer ent-           sehr hohe Bemessungsleistungen errei-          Gießharzisolierung macht die GEAFOL-
flammbar, selbstverlöschend, weitgehend         chen zu können, müssen zusätzlich Kühl-        Trafos sicher, schwer entflammbar, selbst-
wartungsfrei und toxisch unbedenklich.          kanäle sowohl auf der Oberspannungsseite       verlöschend, weitgehend wartungsfrei und
                                                als auch im Kern eingebracht werden.           toxisch unbedenklich.“
Der Kern besteht aus kornorientierten,
kalt gewalzten Elektroblechen, deren Dicke      Wie bereits angesprochen, erfordert das        Die bisher größten in Kirchheim gebauten
und Schichtung von den Anforderungen            Vergießen der Transformatoren generell         und ausgelieferten Gießharztransforma-
hinsichtlich Leerlaufverluste und Geräusche     viel Know-how und Erfahrung. Um letztlich      toren haben eine Leistung von 40 MVA,
abhängt. Für die Fertigung der Trafokerne       einen erstklassigen, betriebssicheren Gieß-    wobei bereits Transformatoren mit einer
setzen die Kirchheimer mehrere automati-        harztransformator mit optimalen elektri-       Leistung von 50 MVA angeboten wurden.
sche Kernlegeanlagen ein – die moderns-         schen Eigenschaften fertigen zu können,        Eine große Anzahl von 25-MVA-GEAFOL-
ten ihrer Art.                                  musste für die Ausführung mit Kühlkanal        Transformatoren verrichten ihren Dienst
                                                in der Oberspannungswicklung auch der          zuverlässig in einer türkischen Raffinerie
Größere Leistungen gefordert                    Gießprozess dem geänderten Aufbau des          sowie bei der Consolidated Edison
Wie für Walzwerke oder High-Tech-               Trafos angepasst und hinsichtlich eines        Company in New York.
Fabriken werden auch für größere                optimalen Fertigungsablaufes einige
                                                Hürden überwunden werden.
6
It is the combination of aluminum foil       have previously only been used in con-         Rudolf Hanov: “The quality of the encap-
and strip windings with a cast-resin         junction with the low-voltage winding          sulation in conjunction with the electrical
encapsulation that makes GEAFOL trans-       and have so far never featured in the fully    advantages of the foil winding is crucial to
formers safe, flame-retardant, selfextin-    encapsulated high-voltage winding. To          ensure freedom from partial discharges –
guishing and completely non-toxic.           achieve very high MVA ratings, however,        at up to twice the rated voltage. Ultimately,
                                             additional cooling ducts have to be incor-     it is the optimized combination of alumi-
The core is comprised of grain-oriented,     porated both on the high-voltage side          num foil and strip windings and the spe-
cold-rolled electric sheet steel whose       and inside the core.                           cially coordinated cast-resin insulation
thickness and layering are a function                                                       that makes GEAFOL transformers safe,
of requirements related to no-load losses    As already mentioned, encapsulating            flame-retardant, self-extinguishing, prac-
and noise. The Kirchheim engineers           the transformers generally calls for a         tically maintenance-free and non-toxic.”
manufacture the transformer cores            great deal of expertise and experience.
using several automatic core winding         To ultimately permit production of a           The largest cast-resin transformers
machines – the most modern of their kind.    first-class, reliable cast-resin transformer   that have been built in Kirchheim to
                                             with optimum electrical properties it          date are rated at 40 MVA and 50 MVA
Higher power ratings required                was ultimately also necessary to modify        have already been offered. A large
Like rolling mills or high-tech factories,   the encapsulation process for transformers     number of 25 MVA GEAFOL transformers
larger offshore wind turbine generators      designed to incorporate a cooling duct         are providing reliable service in a Turkish
increasingly require dry-type transformers   in the high-voltage winding, and several       refinery as well as at Consolidated Edison
with higher ratings. Reasons for this        hurdles had to be overcome with regard         Company in New York, respectively.
are that cast-resin transformers ensure      to optimizing the manufacturing process.
security of supply because they are highly
reliable in operation and they are also      The design of powerful cast-resin trans-
extremely efficient, so helping to reduce    formers is based on the experience of
operating costs.                             Siemens design and development special-
                                             ists, accumulated over many decades and
Higher power ratings in the case of cast-    the use of high-tech design analysis tools
resin transformers generally also mean       and production equipment. Transformer
higher voltages and currents and conse-      development engineer Rudolf Hanov and
quently bigger heat loss. The develop-       his skilled team have now got to grips
ment engineers in the Swabian town           with the design and the casting process
Kirchheim/Teck have devised a solution       for GEAFOL transformers rated for up to
to the continuous problem of heat. For       about 50 MVA. The whole concept is run-
a long time now they have been using         ning so smoothly now that the electrical
special cooling ducts for transformers       properties of the resin insulation can be
rated above 630 kVA. However, these          described as optimum. In the words of

                                                                                                                                          7
Published by and copyright © 2010:
Siemens AG
Energy Sector
Freyeslebenstrasse 1
91058 Erlangen, Germany

Transformatorenwerk Kirchheim/Teck
Hegelstrasse 20
73230 Kirchheim/Teck
Germany
Phone: +49 (0) 7021 508-0
Fax:    +49 (0) 7021 508-495

For more information, please contact
our Customer Support Center.
Phone: +49 180/524 70 00
Fax:    +49 180/524 24 71
(Charges depending on provider)
E-mail: support.energy@siemens.com

Power Transmission Division
Order No. E50001-G640-A146-X-7400
Printed in Germany
Dispo 19201, c4bs No. 7481
TH 101-090628 470903 SD 05101.0

Printed on elementary chlorine-free bleached paper.

All rights reserved.
Trademarks mentioned in this document
are the property of Siemens AG, its affiliates,
or their respective owners.

Subject to change without prior notice.
The information in this document contains general
descriptions of the technical options available, which
may not apply in all cases. The required technical
options should therefore be specified in the contract.

www.siemens.com/energy
Sie können auch lesen