Wo Transformatoren unter 35 kV am besten eingesetzt werden

Was „unter 35 kV“ bedeutet

Wenn wir über Transformatoren unter 35 kV sprechen, beziehen wir uns im Allgemeinen auf Mittelspannungsverteilungsgeräte (MV) (üblicherweise 6 kV, 10 kV, 20 kV und 35 kV) und die damit verbundenen Niederspannungsabsetzgeräte (NS) (typischerweise 0,4 kV / 380–415 V/220–240 V). Diese Einheiten sind nicht für die Übertragung über große Entfernungen mit extrem hoher Kapazität ausgelegt, sondern vielmehr für die „letzten Kilometer“ des Stromnetzes optimiert: Straßen, Industrieparks, Campusgelände und Gebäude, die täglich Strom verbrauchen.

Typische Anwendungsbereiche nach Spannungsebene

10 kV – das universelle Arbeitstier für die Verteilung

10-kV-Verteilungstransformatoren werden weltweit am häufigsten in städtischen und ländlichen Netzen eingesetzt. Anwendungsfälle:

• Wohnviertel: Unterstationen oder Kiosk-Umspannwerke und Masttransformatoren, die mehrere Wohnblöcke oder Häuserzeilen versorgen.

• Gewerbliche Gebäude: Einkaufszentren, Hotels, Krankenhäuser und Bürotürme, in denen ein zentraler 10-kV-→0,4-kV-Transformator Beleuchtung, HVAC, Aufzüge und Steckdosen versorgt.

• Kommunale Infrastruktur: Straßenbeleuchtung, Wasserpumpstationen, Verkehrskontrollausrüstung, Ladestationen für Elektrofahrzeuge.

• Kleine und mittlere Unternehmen: allgemeine Fertigung, Werkstätten und Wäschereien, die dreiphasige Niederspannungsversorgungen benötigen.

Warum 10 kV? Es vereint überschaubare Leitungslängen, akzeptable Spannungsregelung und geringe Gerätekosten – ideal für die meisten städtischen und regionalen Verteilungsaufgaben.

6 kV – veraltete Industriesysteme und schwere Motoren

6-kV-Systeme sind in älteren Schwerindustriestandorten nach wie vor weit verbreitet. Typische Anwendungen:

• Stahl-, Bergbau- und Chemiewerke mit großen Motoren und veralteten Antrieben.

• Sanierungs- oder Erweiterungsprojekte, bei denen die Aufrüstung auf 10 kV kostspielig wäre oder den Austausch vieler Motoren/Geräte erfordern würde.

• Lokale Eigennetze in Industriegebieten, die in der Vergangenheit bei 6 kV begannen.

Aus Kompatibilitätsgründen werden häufig 6 kV beibehalten, wenn Motorleistung und Anlageninfrastruktur ein Repowering unpraktisch machen.

20 kV und 35 kV – größere Reichweite und höhere Kapazitätsverteilung

Diese höheren Mittelspannungsniveaus werden gewählt, wenn Versorgungsgebiete groß sind oder die Lasten konzentriert sind:

• Große Wohnsiedlungen und städtebaulich geplante Gemeinden, in denen ein 10-kV-Netz unter langen Zuleitungen und Spannungsabfällen leiden würde.

• Industrieparks und Fabriken mit Gesamtlasten im Megawattbereich, die von weniger Einspeisungen mit höherer Kapazität profitieren.

• Dedizierte Umspannwerke: Fabriken, Rechenzentren oder Krankenhäuser, die eine einzelne 20/35-kV-Einspeisung in ein Umspannwerk vor Ort einspeisen und dann intern verteilen.

• Mittelgroße erneuerbare Anlagen: Kleinere Solar- oder Windparks bündeln die Erzeugung manchmal auf 20–35 kV, bevor sie zusammengeschaltet werden.

Die Verwendung von 20 kV oder 35 kV reduziert die Leitergröße und Verluste bei langen Einspeisungen und vereinfacht die Standortwahl von Umspannwerken für großflächige Versorgung.

Aus praktischen Gründen werden diese Niveaus bevorzugt

• Lastanpassung: Die meisten Verbrauchergeräte arbeiten mit niedriger Spannung; Mittelspannungstransformatoren sorgen für die erforderliche Absenkung nahe am Einsatzort.

• Kosteneffizienz: Mittel- und Niederspannungsgeräte und -kabel für <35 kV sind kostengünstiger und einfacher zu installieren als Hochspannungsalternativen.

• Beherrschbare Wartung und Sicherheit: Geringerer technischer und flächenbezogener Bedarf als bei Hochspannungs-Umspannwerken; Viele Geräte eignen sich für geschlossene oder städtische Installationen.

• Angemessener Versorgungsradius: 10-kV-Leitungen bedienen typischerweise Entfernungen von einigen Kilometern ohne unzulässigen Spannungsabfall; 20–35 kV erweitern diesen Radius wirtschaftlich.

Wo KEINE <35-kV-Transformatoren verwendet werden sollten

• Sehr lange interregionale Übertragung mit hoher Kapazität (Verwendung von 110 kV und mehr).

• Große Stromübertragungen zwischen großen Umspannwerken oder über Regionen hinweg – diese erfordern Ausrüstung auf Übertragungsebene.

• Ultrahochlastzentren (Hunderte von MVA), bei denen ein direkter Übergang von höheren Übertragungsspannungen wirtschaftlicher ist.

Spezifizierung und Auswahl von Transformatoren für reale Projekte

1. Lastprofil und Diversität: Spitzen-kW/kVA, Motoranlaufströme, Oberschwingungsgehalt (Wechselrichterbetrieb, wenn PV/BESS/große Antriebe vorhanden).

2. Spannungspegel und Anzapfungsbereich: Stellen Sie sicher, dass die HV-Anzapfung des Transformators den örtlichen Spannungstoleranzen der Einspeisung entspricht (± Anzapfungen oder OLTC, falls erforderlich).

3. Kühlmethode und -aufgabe: ONAN/ONAF-Auswahl für kontinuierlich hohe Lasten oder variablen Bedarf.

4. Schutz und Zubehör: Buchholz, Druckentlastung, Temperaturüberwachung und Relais für den Außen-/Innenbereich.

5. Geräuschpegel, Stellfläche und Montage: je nach städtischen Gegebenheiten Mast-, Pad-, Kiosk- oder Indoor-Trockenmontageoptionen.

6. Standards und Tests: Einhaltung relevanter nationaler oder IEC/IEEE-Standards und Testanforderungen im Werk/Standort.

7. Umgebungsbedingungen: Öleindämmung, Brandschutz und IP-Schutzgehäuse für sensible Standorte.

Typische Installationsformen und praktische Tipps

• Auf Masten montierte Öltransformatoren : häufig in der ländlichen Verteilung; kompakt und kostengünstig, erfordern jedoch Wartungszugang und sichere Abstände.

• Auf Bodenplatten montierte (Boden-)Transformatoren und Kiosk-Umspannwerke: werden häufig in städtischen Wohn-/Gewerbenetzwerken verwendet, um Ästhetik und sicheren Zugang zu gewährleisten.

• Trockentransformatoren für den Innenbereich: bevorzugt dort, wo Öl verboten ist (Tunnel, Keller, Schulen, Krankenhäuser).

• Umspannwerke vor Ort (20/35 kV): normalerweise innerhalb von Industrieparks oder Campusgeländen mit eingezäuntem Gelände und speziellem Schutz.

Kurze Fallbeispiele

• Eine vorstädtische Wohnsiedlung: Mehrere 10-kV-Einspeisungen speisen an Blockecken angeordnete, an Blöcken montierte 10-kV-/0,4-kV-Transformatoren – kurze Kabelwege, geringe Verluste, einfacher Zugang.

• Ein mittelgroßer Fabrikcluster: einzelne 20-kV-Eingangsleitung zu einem zentralen Umspannwerk, Absenkung auf 10-kV/0,4-kV-Verteilung innerhalb des Campus – reduziert die Anzahl der Einspeiser und verbessert die Stromqualität.

• Altes Stahlwerk: vorhandene 6-kV-Motoren bleiben erhalten; Bei der Sanierung werden 6-kV-/0,4-kV-Transformatoren verwendet, um kostspielige Motoraustausche zu vermeiden.

Letzter Gedanke

Transformatoren unter 35 kV sind technische Lösungen, die auf Nähe, Wirtschaftlichkeit und Benutzerkompatibilität abgestimmt sind. Wenn Sie den Spannungspegel an die Lastdichte, die geografische Verteilung und die Gerätebeschränkungen anpassen, optimieren Sie Kapitalkosten, Energieverluste und Einfachheit im Betrieb. Für die meisten Wohn-, Gewerbe- und viele Industriestandorte sind diese Transformatoren die effiziente, sichere und praktische Wahl, die Strom dorthin liefert, wo Menschen und Maschinen ihn tatsächlich nutzen.