Flüssigdielektrische Transformatoren: Wie funktionieren sie?

Transformers in liquid Transformatoren sind ein Schlüsselelement des Stromnetzes und bieten je nach Typ eine Reihe von Vorteilen für die effiziente Umwandlung elektrischer Energie. Nachdem wir kürzlich gelernt haben, wie diese Elemente funktionieren, befassen wir uns heute mit der Funktionsweise und den Vorteilen einer der bekanntesten Alternativen: Flüssigdielektrikum-Transformatoren, auch Tauchtransformatoren genannt. Technische Untersuchungen bestätigen, dass dieser Transformatortyp am wettbewerbsfähigsten ist – aber warum? Zunächst werfen wir einen kurzen Blick darauf, wie es funktioniert und was seine Hauptmerkmale sind.

Das Hauptmerkmal dieser elektrischen Maschine ist, dass ein großer Teil der internen Elemente vollständig in ein flüssiges Dielektrikum (in einigen Fällen eine Art organisches Öl) eingetaucht ist, das als eines der Isoliermaterialien für die Energieübertragung im elektromagnetischen Induktionsprozess dient, durch den Elektrizität entsprechend den Bedürfnissen des Netzes umgewandelt wird. Diese Flüssigkeit besitzt somit drei wesentliche Isolationseigenschaften:

• Elektrische Isolation: Das in die Transformatorelemente integrierte flüssige Dielektrikum besitzt eine hohe dielektrische Steifigkeit, die Kurzschlüsse verhindert, indem es als Trennschicht zwischen den Wicklungen (elektrischer Leiterkreis) und dem Transformatorkern wirkt. Da es zudem keinen korrosiven Schwefel oder anorganische Säuren enthält, wird der Verschleiß der Leiter und metallischen Elemente des Bauteils vermieden.
• Thermische Isolation: Eine weitere Isolationsfunktion besteht darin, als Kühlmittel zu wirken und die während des Betriebs entstehende Wärme abzuleiten, wodurch die Risiken einer Überhitzung des Bauteils reduziert werden. Dies ist auf seine niedrige Viskosität zurückzuführen, die eine optimale Wärmeabfuhr nach außen ermöglicht.
• Umweltisolierung: Darüber hinaus trägt das flüssige Dielektrikum maßgeblich zur Verlängerung der Lebensdauer des Transformators und damit zur Sicherstellung der Funktionsfähigkeit des Stromnetzes bei, indem es die Spulen vor Umwelteinflüssen wie Feuchtigkeit und Staub schützt. Seine Beständigkeit gegenüber Emulsionen mit Wasser verhindert Oxidation und beugt der Bildung von Ablagerungen im Inneren vor. Zudem schützt das Öl das Stromnetz effektiv vor Kälteeinwirkung und besitzt einen niedrigen Gefrierpunkt. Bei flüssigen Dielektrika gibt es Verbindungen auf Silikon-, Mineral-, Ester- oder pflanzlicher Basis. Die Zusammensetzung variiert je nach den technischen Anforderungen der Anlage. Daher werden sie aufgrund der Vielfalt der verwendeten Isolierflüssigkeiten häufig als Tauchtransformatoren bezeichnet.

  Hauptvorteile von Tauchtransformatoren

  Nachdem wir nun die Merkmale dieser Transformatorenart kennen, analysieren wir ihre Hauptvorteile – einige haben wir bereits gesehen – anhand der wichtigsten Kriterien für die Wahl der passenden Technologie für das Stromnetz.

  Flüssigdielektrische Transformatoren und Sicherheitskriterien

  Eines der wichtigsten Kriterien für den Betrieb des Stromnetzes ist die Sicherheit, sowohl im Hinblick auf das Netz selbst als auch auf die Menschen, die damit arbeiten. Elektrizität ist ein alltäglicher Bestandteil unseres Lebens, der sehr wichtige Sicherheitsmaßnahmen erfordert. In diesem Sinne haben sich flüssigkeitsgekühlte Tauchtransformatoren in beiderlei Hinsicht als die bestmögliche Lösung erwiesen, wie die folgende Infografik zeigt.

  

  Tatsächlich arbeiten ölgefüllte Transformatoren bei hohen elektrischen Lasten besser und können so auch bei eventuell im Netz vorhandenen Überspannungen zuverlässig reagieren. Darüber hinaus weisen sie aufgrund ihrer Isolationsart eine höhere Beständigkeit gegenüber Überhitzung auf, wie sie typischerweise in thermischen Belastungssituationen auftritt. Dies führt auch zu einer höheren Langlebigkeit, da die Transformatoren Überlastungen und Spannungsspitzen besser standhalten.

  Flüssigdielektrische Transformatoren und Installations- und Wartungskosten

  Ebenso wichtig wie der vorherige Punkt sind die Kosten, die die Installation und Wartung eines kritischen Netzelements wie eines Transformators für Netzbetreiber und -nutzer mit sich bringt. In diesem Sinne sind flüssigkeitsgekühlte Transformatoren ihren trockenen Pendants deutlich überlegen. Nicht umsonst reduziert die Tatsache, dass sie kein Schutzgehäuse benötigen, ihre Kosten von vornherein erheblich; Daraus lässt sich auch ableiten, dass sie, da sie aufgrund der thermischen Eigenschaften des Öls keine Kühlvorrichtungen benötigen, eine bessere Kühlung und Wärmeableitung zu geringeren Kosten erreichen.

  

  Andererseits ist dieser Transformatortyp im Außenbereich extrem einfach zu installieren und zu warten und benötigt keine zusätzlichen Gehäuse zum Schutz vor Witterungseinflüssen. Dies führt auch zu einer längeren Lebensdauer beim Austausch der dielektrischen Flüssigkeit (bei Hochleistungsmodellen) und zu einem geringeren Wartungsaufwand aufgrund der geringen Isolationsverluste im Betrieb.

  Aus all diesen Gründen sind die TCO – die Gesamtbetriebskosten – eines flüssigkeitsisolierten dielektrischen Transformators wesentlich niedriger als die seiner trockenen Pendants, die letztendlich teurer und wartungsintensiver sind.

  Flüssigdielektrische Transformatoren und Nachhaltigkeitskriterien

  Wenn es um relevante Kriterien geht, erweist sich Nachhaltigkeit bzw. Umweltkriterium als eines der wichtigsten. Die Elektrifizierung unserer Wirtschaft muss auf nachhaltigen und effizienten Stromnetzen basieren, wozu die Bauweise der Transformatoren beiträgt.

  So weisen Unterwassertransformatoren dank der geringeren Induktion, die durch das Öl erforderlich ist, im Betrieb eine geringere akustische Belastung auf und beeinträchtigen die Umgebung weniger. Ähnlich verhält es sich mit diesen Transformatoren, die im Zusammenhang mit extremen Wetterereignissen infolge des Klimawandels stehen: Sie sind weniger empfindlich gegenüber Umwelteinflüssen, wodurch das Risiko von Überschwemmungen oder Stürmen deutlich reduziert wird. Dies macht sie besonders wettbewerbsfähig in Gebieten mit hohem Überschwemmungsrisiko. src=”https://pre.thelastdock.com/ormazabalclonetraducciones/wp-content/uploads/2023/11/Transformadores-en-aceite-y-criterios-de-sostenibilidad-1024×593.jpg” alt=”Flüssigdielektrische Transformatoren und Nachhaltigkeitskriterien” class=”wp-image-25824″ />

  Wenn wir den Lebenszyklus des Produkts analysieren, um festzustellen, ob die technologische Lösung nachhaltig ist, weisen Tauchtransformatoren in der Ökobilanz (Lebenszyklusanalyse) eine geringere Auswirkung in der Hauptkategorie Treibhauspotenzial (CO2-Fußabdruck) auf. Darüber hinaus weist es eine höhere Effizienz in der Nutzungsphase auf, was den Haupteinfluss der Ökobilanz (90 %) ausmacht, und erreicht höhere Lastwerte als der Index selbst angibt, was zu einer noch besseren Energieeffizienz führt.

  Aus diesem Grund sind Unterwassertransformatoren zur beliebtesten Option im Stromnetz geworden. Möchten Sie mehr über die technischen Vorteile dieser Isolationsart erfahren? Kontaktieren Sie uns, damit wir Ihnen bei Ihrem Projekt helfen können:

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