Verteilungstransformatoren Flüssigkeitsgefüllte Verteilungstransformatoren bis 13 MVA siemens.de/energy/transformatoren Auf unsere Leistung ist Verlass – jederzeit und überall Verteilungstransformatoren stellen auf der letzten Umspannstufe vom Kraftwerk zum Verbraucher die benötigte Energie für Gebäude und Anlagen bereit. Gleichzeitig sind sie die erste Transformationsstufe, um dezentral erzeugte Energie ins Stromnetz einzuspeisen. Entsprechend zuverlässig, effizient und zugleich leise müssen sie arbeiten. Verteilungstransformator, gefüllt mit Mineralöl Ob hermetisch versiegelt, als offenes System oder mit Ausdehnungsgefäß – die Ausführungen von Verteilungstransformatoren sind so individuell wie die spezifischen Situationen, in denen sie zur Verwendung kommen. Was alle Verteilungstransformatoren gemeinsam haben, ist ihre Nähe zum Menschen. Auf Masten, in Häusern, im Wohngebiet, in Solar- oder Windkraftanlagen oder in der Industrie – stets befinden sie sich in direktem Umfeld von Personen. So individuell unsere Transformatoren für ihren jeweiligen Einsatzort und -zweck ausgelegt sind: Jeder von ihnen entspricht nicht nur den Kundenanforderungen, sondern selbstverständlich auch den jeweils geltenden Normen und Richtlinien. Unterstützung durch langjährige Erfahrung und Kundennähe Wir sind bereits seit über 100 Jahren der Partner namhafter Energieversorgungs- und Industrieunternehmen weltweit. Denn dank unseres Verbundes von Werken können wir die Größe unseres Konzerns mit der Nähe zu unseren Kunden bestmöglich verbinden. So unterstützen wir unsere Kunden täglich, um ihren Erfolg noch weiter voranzutreiben. Egal, wo Sie sich befinden, wir sind immer in Ihrer Nähe, um Ihnen mit unserem in Jahrzehnten aufgebauten Know-how zur Seite zu stehen. Übrigens: Da wir bereits über 1 Million Verteilungstransformatoren installiert haben, ist sicherlich auch meist eines von unseren Produkten gerade nicht weit von Ihrem Standort entfernt. Wir leben Transformatoren Für unsere Kunden sind Verteilungstrans formatoren eine Kernkomponente ihrer Stromübertragung. Für uns sind sie unsere Leidenschaft. Verteilungstransformator für einen Industriebetrieb, mit Ausdehnungsgefäß Verteilungstransformator mit extrem geringen Verlusten dank amorphem Kernmaterial 2 Transformator nach ANSI-Standard für den amerikanischen Markt Verteilungstransformator für den Einsatz in Windenergieanlagen Qualität mit System Qualität ist für uns nicht nur ein Wort, sondern eine durchgängige Philosophie in allen unseren Werken weltweit, die sich in allen unseren Prozessen widerspiegelt. Unsere Ver teilungstransformatoren werden entsprechend unserem Qualitätsmanagementsystem – zertifiziert nach EN ISO 9001 – gefertigt. Die Erfüllung der jeweils geforderten Normen von IEC über VDE bis ANSI und IEEE ist hierbei selbstverständlich. Als Qualitätsführer auf dem Transformatorenmarkt definieren wir Qualität als Zusammenspiel aus Know-how, hochwertigsten Materialien und qualifizierten Mitarbeitern in jedem Arbeitsschritt. Unsere Qualitätsvorschriften sind in Qualitätssicherheits-Handbüchern festgeschrieben, die auch für unsere Kunden einsehbar sind. Jeder Fertigungsschritt wird von Qualitätskontrollen begleitet – teils als Selbstkontrolle mit entsprechendem Nachweis, teils durch ausgebildete Qualitätsexperten. Die Endkontrolle bzw. Abnahmeprüfung erfolgt schließlich im Prüffeld. Auf Wunsch führen wir auch gerne Typen- oder Sonderprüfungen durch. Hierfür laden wir auch gerne jederzeit die Auftraggeber ein, damit sie sich selbst von der Güte ihres Produktes überzeugen können. Im Sinne der Qualitätssicherung gehen wir mit unserem Service für unsere Kunden auch gerne einen Schritt weiter. Wir beraten unsere Kunden bereits im Vorfeld über die gewünschten, notwendigen und möglicherweise Zusatznutzen bringenden Parameter. Projektmanagement und Auftragsabwicklung liegen in allen unseren Standorten in den Händen von serviceorientierten Mitarbeitern, auf die sich unsere Kunden stets verlassen können. Und selbstverständlich ist unser After-Sales-Service auch nach der Auslieferung unseres Transformators für Sie da. Was unsere Kunden sagen: »Siemens bietet eine durchgängig hohe Qualität.« Energieversorgungsunternehmen, Kanada »Siemens hat das Wissen, die Erfahrung, qualifizierte Techniker und ein gut ausgestattetes Labor, um Prüfungen durchzuführen.« Kraftwerksbetreiber, Kolumbien »Die Zusammenarbeit mit Siemens ist geprägt durch einen hohen Grad an Kommunikation und kundenorientiertes Denken.« Industriekunde, Deutschland »Preis, Qualität und Lieferzeiten sind sehr gut.« Stadtwerk, USA 3 Harmonized Design 15 Siemens-Werke weltweit stellen Verteilungstransformatoren her, davon bieten zahlreiche Werke auf verschiedenen Kontinenten flüssigkeitsgefüllte Verteilungstransformatoren an. Individuell nach regionalen Kundenbedürfnissen und Normen setzt jedes dieser Werke unterschiedliche Schwerpunkte in der Forschung und Entwicklung. Unser Werksverbund mit einheitlichen internen Richtlinien für die Auslegung und Herstellung von Transformatoren stellt sicher, dass unseren Kunden weltweit und unabhängig vom Standort das gleiche umfangreiche Know-how sowie dieselbe Qualität zur Verfügung stehen. Gleichzeitig sind die Werke sehr gut mit den lokalen Standards und Gegebenheiten der Länder vertraut, in die sie liefern. Durch diesen Werksverbund ergeben sich folgende Vorteile für Sie als Kunden: • prompte Angebotserstellung • o ptimiertes und durchgängiges Projektmanagement bzw. entsprechende Auftragsabwicklung • spürbar kürzere Produktions- und Lieferzeiten • sehr hohe Liefertreue • Flexibilität und Sicherheit durch Backup-Werke • beschleunigte und einheitliche Dokumentation • punktgenaue Lieferung Flüssigkeitsgefüllte Verteilungstransformatoren: Budapest, HU Weiz, A Trois-Rivières, CA Jackson, US Tenjo, CO Gießharztransformatoren »GEAFOL«: Kirchheim, D Budapest, HU Guanajuato, MX Jundiaí, BRA Guangzhou, CN Große Verteilungstransformatoren: Tenjo, CO Wuhan, CN Weiz, A Trento, I Fahrzeugtransformatoren: Nürnberg, D Jinan, CN Voronezh, RUS Kalwa, IND Spannungsregler: Jackson, US 4 Ein Transformator entsteht Kern Wicklungen Der Eisenkern bildet das Herz eines jeden Transformators. Hochwertige, kaltgewalzte – je nach Anforderung auch laserbehandelte – Bleche werden exakt von computergesteuerten Maschinen geschnitten. So werden auch geringste Toleranzen sicher eingehalten. Dann werden die Einzelbleche in so genannter Step-lap-Technik zu Kernen zusammengefügt oder bei geringeren Leistungen mittels präziser Wickeltechnologie aufgebaut. So erreichen wir einen besonders günstigen Flussverlauf an den Stoßstellen und damit besonders niedrige Verluste und minimierte Leerlaufgeräusche. Die Wicklungen der Transformatoren sind sehr hohen elektrischen sowie mechanischen Beanspruchungen ausgesetzt und müssen dementsprechend geschützt werden. Transforma torenwicklungen von Siemens-Verteilungstransformatoren sind aus Kupfer oder Aluminium gefertigt, wobei die Unterspannungswicklung aus Band oder Profildraht und die Oberspannungswicklung aus Runddraht oder Profildraht hergestellt wird. Die Verwendung von partiell mit Epoxidharz beschichtetem Isolierpapier (»diamond-dotted paper«), das beim Trocknen die Wicklung zu einem kompakten Block verklebt, erhöht die Kurzschlussfestigkeit zusätzlich. Besonders verlustarme Transformatoren werden in der Produktlinie FITformer ACT mit amorphem, gewickeltem Kernblech erreicht. Präzisionsschnitt dank Maschinensteuerung 5 Wickelkerntechnologie Isolierflüssigkeiten Die Lagenisolation ist an die Wechselspannungsbeanspruchung im Betriebsalltag angepasst. Großzügig bemessene Ölkanäle stellen eine ausreichende Kühlung der Wicklungen sicher und vermeiden Heißstellen (»Hot spots«). Auch die kurzschlussfeste, spannungssichere Ausführung aller Schalt leitungen leistet ihren Beitrag zur hohen Zuverlässigkeit des Transformators – bei überdurchschnittlicher Lebensdauer. Isolierflüssigkeit muss gleichzeitig isolieren und kühlen. Anforderungen sind deshalb die Unempfindlichkeit gegen hohe Temperaturen und den Einfluss von Luftsauerstoff sowie die Robustheit der Katalysatoren. Außerdem soll das Material alterungsbeständig seinund keine korrosiven Bestandteile beinhalten. Je nach Kundenwunsch und Einsatzzweck arbeitet Siemens in seinen Verteilungstransformatoren mit verschiedenen Flüssigkeiten. • M ineralöl – der Klassiker für Verteilungstransformatoren ohne besondere Anforderungen: Unser Mineralöl entspricht den internationalen Bestimmungen für Isolieröle, IEC-Publikation 60296 – Inhibierte/Nichtinhibierte Öle: Je nach Einsatzzweck und Wartungskonzept werden auch Isolierflüssigkeiten verwendet, die mit Inhibitor versehen sind • E ster – die umweltfreundliche Lösung, da biologisch abbaubar. Ester bietet einen Brennpunkt von über 300 °C und ist nach IEC 61100 als K-Flüssigkeit eingestuft Step-lap-Technik ermöglicht einen idealen Energiefluss im Kern Oberspannungswicklung aus Runddraht 6 Bandwicklung mit Isolierung aus beschichtetem Isolierpapier Kessel und Kühlung Ob beim Transport oder im Betrieb – der Kessel muss unter mechanischen Beanspruchungen und unabhängig von Wind und Wetter absolut dicht sein. Besonders wichtig ist hierbei der Korrosionsschutz. Der Untergrund wird zunächst sandgestrahlt und unter Berücksichtigung der jeweils geltenden Trocknungszeiten mehrfach lackiert. Dabei werden Trocknungszeiten für jede Schicht eingehalten. Auf Wunsch kann mit einer Feuerverzinkung ein noch höherer Schutz erreicht werden. Je nach Region werden auch Glattwandkessel und angebaute Radiatoren eingesetzt – bei hermetischer Ausführung teilweise mit Luft- oder Gaspolster, um die Ausdehnung des Öls auszugleichen. Der Stahlblechdeckel wird mit dem Kessel verschraubt oder auf Wunsch verschweißt. Blechstärke und Vertiefungen sind dabei so dimensioniert, dass der Deckel allen erforderlichen Belastungen standhält. Der Kessel eines Verteilungstransformators muss die gesamte Verlustwärme abführen. Bei Hermetiktransformatoren nehmen die Wellwände die Volumenänderung der Isolier flüssigkeit auf. Alternativ kann der Transformator als offenes System ausgelegt oder ein Ölausdehnungsgefäß angebracht werden, um das zusätzliche Volumen auszugleichen. Besondere Sorgfalt auch bei der Vorbereitung des Kessels Die Wellwand des Kessels gibt entstandene Verlustwärme ab und nimmt zusätzliches Ölvolumen durch Hitzeausdehnung auf Der Zusammenbau der Tei noch einmal größte Genau 7 ile erfordert uigkeit Endmontage Prüfung Aus Kern, Wicklungen und Verbindungsleitungen entsteht der Aktivteil des Transformators. Für ein langes Transformatorenleben spielt hier die qualitativ hochwertige Trocknung und schnelle Befüllung mit Isolierflüssigkeit eine entscheidende Rolle. Unsere Werke setzen hierfür die aktuellsten Techniken ein. So wird beispielsweise in Vakuum-Niederfrequenz-Anlagen (LFH – »Low Frequency Heating«) der Trocknungsprozess der Feststoffisolierung mit einer Vakuumtrocknung der Wicklungen durch Niederfrequenz-Erwärmung kombiniert. Das Aufwärmen des Aktivteils erfolgt durch Einspeisung niederfrequenten Stroms (< 1 Hz) in die Oberspannungs wicklung bei kurzgeschlossener Unterspannungswicklung. Die Transformatoren werden noch in der Anlage mit vorgewärmter Isolierflüssigkeit gefüllt, die vom Isoliermaterial aufgesogen wird und eine Aufnahme von Luftsauerstoff verhindert. Erst nach erfolgreich bestandener Endprüfung schicken wir unsere Transformatoren auf den Weg zum Kunden. Deshalb verfügt jedes unserer Werke über ein Hochleistungsprüffeld, in dem ein breites Spektrum von Prüfungen durchgeführt wird: sowohl Spannungsprüfungen als auch Erwärmungs prüfungen und Sonderprüfungen des Isolationswiderstands, Teilentladungsmessung, Prüfung der Oberschwingungen oder des Geräuschpegels. Prüfungen zur Kurzschlussfestigkeit werden in international anerkannten und zugelassenen Instituten durchgeführt. Selbstverständlich prüfen wir nach den jeweils geltenden Normen und gehen auch auf zusätzliche Zertifi zierungswünsche unserer Kunden ein. Der Aktivteil wird mit dem Deckel verschraubt und passgenau in den Kessel eingebracht Kein Wunder also, dass Kunden weltweit auf unsere geprüfte Qualität vertrauen. Die Verteilungstransformatoren von Siemens gehören zu den zuverlässigsten der Welt. Transformator im Hochleistungsprüffeld Bereit zur Auslieferung an den Kunden 8 Umweltschutz von der Produktion bis zum fertigen Transformator Der Schutz unserer Umwelt und der sparsame Umgang mit Ressourcen stehen weltweit immer stärker im Fokus. Dies gilt in der Natur genauso wie in den wachsenden Städten, wo Energieversorgungs- und Industrieanlagen oft in direkter Nähe von Häusern, Haushalten und Menschen installiert sind. Alle Siemens-Fertigungsstandorte arbeiten mit einem nach der Norm EN ISO 14001 zertifizierten Umweltmanagementsystem. Für besonders hohe Anforderungen bieten wir spezielle Ausführungen, wie z. B. Mit unseren Transformatoren sind Sie auch in puncto Umweltschutz und Nachhaltigkeit auf der sicheren Seite. • b esonders verlustarme Transformatoren – entweder verlustoptimierte Standardausführungen oder Transfor matoren mit amorphen Kernblechen, die besonders effizient arbeiten Egal ob Naturschutz- oder Wohngebiet: Umweltschutz wird großgeschrieben 9 • a lternative Isolierflüssigkeiten wie synthetische und natürliche Ester • e lektromagnetisch strahlungsreduzierte Transformatoren, um andere Kontrolleinrichtungen im Betrieb nicht zu stören – oder Anwohner so wenig wie möglich zu belasten Streufeldreduzierter Transformator mit niedriger elektromagnetischer Strahlung Stets die Gesamtkosten im Blick Beim Kauf eines Transformators entscheidet oft der Preis. Da Transformatoren als Investitionsgüter ihren Wert beim Betrieb über Jahrzehnte wieder einspielen können, empfiehlt es sich jedoch, den Anschaffungskosten immer auch die erwartete Lebensdauer und die Betriebskosten gegenüberzustellen. Verluste, aber auch Ausfälle, Brände oder Explosionen können einen zunächst günstigen Transformator schnell teuer werden lassen. Diese Faktoren sollten deshalb in die Berechnung der Anschaffungs- und Betriebskosten mit einfließen. Täglich sparen mit effizienten Transformatoren Das Thema »Effizienz« steht bei der Berechnung und Auslegung unserer Transformatoren an erster Stelle. Geringe Verluste bedeuten für unsere Kunden schließlich bares Geld – und sie helfen, die Umwelt zu schonen. Gerne führen wir auch für Ihre spezifischen Anforderungen eine Verlustberechnung durch, um Sie bei der Kalkulation Ihrer Transformatoren zu unterstützen. Kosten aus Leerlaufverlusten Basierend auf Leerlaufverluste P0 und Energiekosten Ce Cp0 = Ce · 8.760 h/Jahr · P0 Ce = Energiekosten [Betrag/kWh] P0 = Leerlaufverluste [kW] Kurzschlussverluste Basierend auf Kurzschlussverlusten Pk, äquivalentem Belatungsfaktor a und Energiekosten Ce CPK = Ce · 8.760 h/Jahr a2 Pk a = konstante Belastung/Nennbelastung Pk = Kurzschlussverluste [kW] Kosten aus Leistungspreis Basierend auf Leerlaufverlusten P0 und Energiekosten Ce CD = Cd (P0 + Pk) Investitionskosten Cd = Bezugspreis [Betrag / (KW · Jahr)] Berücksichtigt werden der Kaufpreis Cp, der Zinssatz p und der Abschreibungszeitraum n Beispiel: Verteilungstransformator Cc = Cp · r/100 [Betrag/Jahr] Abschreibungszeitraum n = 20 Jahre Cp = Kaufpreis Zinsrate p = 12 % p. a. r = p · qn / (qn-1) = Abschreibungsfaktor Abschreibungsfaktor r = 13,39 q = p/100 + 1 = Zinsfaktor Energiepreis Ce = 0,25 € / kWh p = Zinsrate in % p. a. Bezugspreis Cd = 350 € / (kW · Jahr) n = Abschreibungszeitraum in Jahren Äquivalenter jährlicher Belastungsfaktor a = 0,8 Anmerkungen Standard D0/Dk 630 Nennleistung [kVA] SN 1.030 Leerlaufverluste [W] P0 8.400 Kurzschlussverluste [W] PK Kaufpreis [€] A 5.200 Durchschnittliche Belastung [%] Last 30 % 8.760 Betriebszeit [h/Jahr] TB Jährlicher Zins [%/Jahr] p 2 % Amortisierungszeitraum n 10 [Jahre] Energiekosten [Cent/kWh] SP 10 Energiekostensteigerung ΔSP 0,05 [Cent (kWh*Jahr)] 30 Betrachtungszeitraum [Jahre] tB Berechnung 0,1075 Energiekosten in [€/kWh] kS Zinsfuß q 1,02 Amortisierungsfaktor r 0,111326528 579 Kapitalkosten [€/Jahr] kA Kosten für Leerlaufverluste KP0 970 [€/Jahr] Kosten für Kurzschluss KPk 712 verluste [€/Jahr] 5.789 Gesamtkosten [€] KI EcoDesign A0/Ck 630 600 6.500 6.300 30 % 8.760 2 % 10 10 KV ΔKI Verlustdifferenz zu Standard D0/Dk 490 3.800 Verlustdifferenz Verlustdifferenz Leerlaufverluste kWh/Jahr Kurzschlussverluste kWh/Jahr Verlusteinsparung in MWh/Betrachtungszeitraum Faktor t/MWh 10 0,05 10 0,05 30 30 0,1075 1,02 0,111326528 701 565 3.766,8 0,1075 1,02 0,111326528 1.002 509 4.292,4 551 1.498,0 390 2.995,9 7.014 157,9 10.019 218,6 0,576 898 4.230 0,576 91,0 –783 125,9 1.682 1.116 Referenztrans- 1.225 formator Kosteneinsparung durch ΔKV Referenztrans- –566 formator ger. Verluste [€/Jahr] Zeitraum für Amortisierung x Referenztrans- 2,2 [Jahre] formator Vergleich EcoDesign A0/Ck mit Standardtransformator D0/Dk: EcoDesign A0/Ck amortisiert sich nach 2,2 Jahren CO2-Einsparung: 91 Tonnen Kosten für Verluste [€/Jahr] Mehrkosten [€] Verlustdifferenz EcoDesign 2 zu Standard D0/Dk A0-10/Ak 630 430 540 1.900 4.600 9.000 30 % 8.760 2 % 10 CO2-Einsparung in t im Betrachtungszeitraum 5,4 Vergleich EcoDesign A0-10/Ak mit Standardtransformator D0/Dk: EcoDesign A0-10/Ak amortisiert sich nach 5,4 Jahren CO2-Einsparung: 125,9 Tonnen Herausgeber und Copyright Siemens AG 2015 Energy Management Freyeslebenstraße 1 91058 Erlangen, Deutschland Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: +49 180 524 70 00 Fax: +49 180 524 24 71 (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) E-Mail: [email protected] Artikel-Nr. EMTR-B10001-00 Gedruckt in Deutschland Dispo 19200 fb 6308 474285 WS 05151.0 Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Änderungen vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglichkeiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen.
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