Der Verteilungsplaner betrachtet eine Karte des Netzes einer Region, die noch wächst. Obwohl das 110kV-Rückgrat gut entwickelt ist, liegt das Problem bei den 10kV-Zuführungen, die am Ende jeder 35kV-Zuführung liegen: Die entferntesten Dörfer erhalten während der Abendspitzenlast nur 9,2kV, während am Busbar der Umspannstation, die neben der 110/35kV-Station liegt, 10,8kV abgelesen werden können. Es gibt keine Lösung für das Problem in Form neuer Zuführungen – das Versorgungsunternehmen kann sich diese Investition im laufenden Jahr nicht leisten, aber man kann eine bessere Vorstellung von der Positionierung und Dimensionierung der 35kV-ölgetauchten Transformatorstationen bekommen, die zwischen den beiden Spannungsniveaus liegen, wo sie die Elektrizität heruntertransformieren, regeln und in allen Ausgängen darunter verteilen.
Der Artikel bietet eine Beschreibung der Situation mit dem 35kV-ölgetauchten Transformator und vermittelt die Idee, warum dieses Gerät als der entscheidende Knoten des Stromnetzes angesehen wird, wie es mit der 110/35/10kV-Hierarchie übereinstimmt, welche Spezifikationen auf dieser Ebene signifikant sind und wie die Preisgestaltung aussieht sowie wie die Kunden aus aufstrebenden Volkswirtschaften damit umgehen sollten.
Ein 35kV-Transformator bezieht sich auf einen ölgetauchten Transformator, der hilft, Hochspannung, die typischerweise entweder mit 110kV oder 66kV bewertet ist, auf ein Schalterniveau von etwa 10kV und sogar niedriger auf die Transformatorbewertung von 400V zu reduzieren. Der üblicherweise verwendete Transformator hat eine Bewertung irgendwo zwischen 3.150 kVA und 31.500 kVA, während die Effizienz des Geräts größer als 99% ist. Der Erwerb des Transformators sollte auf den Ergebnissen der Tests, dem Einfluss eines Herstellers auf die Transformatorverluste sowie dem Niveau des Service für elektrische Maschinen basieren, anstatt nur auf den Anschaffungskosten.
Die Rolle des 35kV-Spannungsniveaus
Die Stromverteilung erfolgt in Schichten, da es nicht kosteneffektiv ist, bei niedriger Spannung über lange Strecken zu übertragen. Das 35kV-Niveau spielt eine wichtige Rolle in vielen Netzen weltweit, da es zwischen der 10-20 kV-Verteilung und den 110-220 kV-Übertragungsniveaus liegt. In China und in vielen Regionen Asiens, Afrikas, des Nahen Ostens und Teilen Europas ist 35 kV die Standard-Sub-Übertragungs-Spannung, die die Einspeisung von Strom aus 110 kV-Umspannstationen und die Versorgung von 10 kV-Zuführungen, Produktionsanlagen und großen Stromverbrauchern ermöglicht.
Aber warum 35 kV und nicht eine höhere oder niedrigere Spannung? Dies ist das Niveau, das für Versorgungsunternehmen optimal ist, da sie in der Lage sind, mehrere hundert Quadratkilometer mit einer praktischen Anzahl von Umspannstationen und Freileitungen zu bedienen. Bei 10 kV würde die Stromverteilung von 110 kV-Umspannstationen zu etwa dreimal so hohen Zuführungsströmen führen, was erheblich höhere Mengen an Kupfer oder Aluminium erfordern würde. Praktisch überall würde eine Erhöhung der Spannung auf 110 kV die Kosten im Zusammenhang mit Umspannstationen erheblich erhöhen.
Was macht einen 35kV-Transformator zu einem Schlüssel-Knoten
Transformatoren sind Knotenpunkte, an denen Spannung, Schutz und Steuerung gleichzeitig wechseln. Im elektrischen Umspannwerk ist der 35kV ölgetauchte Transformator die kostspieligste Einheit, da er derjenige ist, der Strom an alle sekundären Einspeisungen liefert. Wenn er ausfällt, wird die Stromversorgung für alle Stromverbraucher ebenfalls verloren gehen (bis zu 100 Verteilungsumspannwerke oder Tausende von Nutzern). Wenn der Transformator überdimensioniert ist, wird das Versorgungsunternehmen über viele Jahre keine Lastverluste haben. Wenn der Transformator unterdimensioniert ist, werden heiße Stellen die Isolierung beschädigen.
Als 35kV Transformator ist er auch ein Steuerungsknoten. Dies liegt an der Anwesenheit von Lastabgriffen, die die Spannung bei 10kV während Lastschwankungen stabilisieren. Wenn der Transformator dies nicht aufrechterhalten kann, wird die Spannung entsprechend der Lastkurve den ganzen Tag schwanken. Der 35kV Transformator ist auch ein wirtschaftlicher Knoten, und das Verlustniveau, die Impedanz und die Abgriffposition beeinflussen die Betriebskosten und die Zuverlässigkeit des gesamten Netzes.
Typen von 35kV ölgetauchten Transformatoren
| Typ | Typische Nennleistung | Abgriffschalter | Typische Verwendung |
|---|---|---|---|
| Verteilungstyp (35/0,4kV) | 315–2.500 kVA | Abgeschaltet | Versorgung von Dörfern und Kleinstädten |
| Leistungstyp (35/10,5kV) | 150–31.500 kVA | Unter Last oder abgeschaltet | Umspannwerk-Transformator |
| Erhöhungstyp (Generator) | 000–50.000 kVA | Typischerweise abgeschaltet | Erneuerbare und kleine thermische Anlagen |
| Dreiwicklungs-Typ (35/10/6kV) | 300–31.500 kVA | Unter Last an HV | Mischspannungs-Umspannwerke |
| Ländlich / einphasig | 50–200 kVA | Keine | Fernverteilung einphasig |
Die meisten Kunden werden entweder kleine Verteilungssysteme (35/0,4kV) verkauft, die für die Stromversorgung der lokalen Dörfer verantwortlich sind, oder größere Stromsysteme (35/10,5kV oder 35/10kV), die sich um Fabriken und Umspannwerke kümmern. Geräte mit 6,3–20 MVA sind am weitesten verbreitet, groß genug, um eine gute Ingenieurqualität zu bieten und hinsichtlich Versand- und Installationskosten erschwinglich zu sein.
Wichtige Spezifikationen und Standards
Alle 35kV Transformatoren werden gemäß der IEC 60076-Serie (oder der parallelen IEEE C57.12.00 in Amerika) gebaut und getestet. Die Zahlen, die bei 35kV wichtig sind:
| Parameter | Typischer Wert | Anmerkungen |
|---|---|---|
| Blitzstoßfestigkeit | 170 kVp | IEC 60076-3, 35kV Klasse LI |
| Netzfrequenzfestigkeit | 70 kV | AC-Anwendungstest gemäß IEC 60076-3 |
| Kurzschlussimpedanz | 7–8% | IEC 60076-5 |
| Wicklungstemperaturanstieg | 65K Durchschnitt | Bei 40°C Umgebung |
| Vektorguppe | YNd11 (35/10,5kV) | Oder Dyn11 für 35/0,4kV |
| Effizienz | 99.0–99.5% | Hängt von der Nennleistung und dem Verlustniveau ab |
| Kühlung | ONAN / ONAF | IEC 60076-2 |
| Verlustniveaus | GB/T 6451 oder IEC-Klasse | GB 20052 Effizienzklassen gelten |
Bei 35 kV ist es wichtig, die Impedanz sorgfältig zu berücksichtigen. Eine niedrigere Impedanz (7%) reduziert den Spannungsabfall, erhöht jedoch den Kurzschlussstrom, was die Schaltanlagen und die Wicklungen des Transformators selbst belastet. Eine höhere Impedanz (8-9%) reduziert den Fehlerstrom, führt jedoch zu einer schlechteren Spannungsregelung. Ausreichende Werte werden entsprechend dem Fehlerniveau des Netzes und der Nennleistung der Schaltanlagen der Umspannstation bestimmt, daher sollte Vorsicht walten und eine ordnungsgemäße Koordination aller untersuchten Systeme durchgeführt werden, bevor die Impedanz geändert wird.
Dimensionierung und Lastmerkmale
Um einen 35kV-Transformator zu dimensionieren, müssen 3 Lastparameter sorgfältig berücksichtigt werden:
- Spitzenbedarf – dies ist die höchste zusammenfallende Last in kVA, die aus Lastuntersuchungen oder Ablesungen von Zählern abgeleitet wird; der Transformator muss in der Lage sein, diese Last dauerhaft im Basis-Kühlmodus zu bewältigen.
- Durchschnittlicher Lastfaktor – dieser wird berechnet, indem der jährliche Durchschnitt berücksichtigt und durch die Spitzenlast geteilt wird. Wenn der Lastfaktor hoch ist (etwa 0,7 und mehr), werden Designs mit niedrigen Leerlaufverlusten empfohlen; wenn der Lastfaktor niedrig ist, wird ein geringer Anfangskosten bevorzugt.
- Wachstumsreserve – im Allgemeinen beträgt der Faktor etwa 15-25% der geplanten Lebensdauer, aber nur, wenn der Netzplan dies zulässt. Ein überdimensionierter Transformator wird keinen Gewinn bringen.
Als eines der Beispiele für die Nutzung von 35/10,5 kV-Umspannstationen kann man sagen, dass der Transformator mit einer Leistung von 10 MVA für eine Stadt mit etwa 8000-15000 Haushalten oder einer Mini-Industrie ausreichend sein wird.
| Nennleistung (35/10,5kV) | Typische versorgte Last | Typische Anwendung |
|---|---|---|
| 3,15 MVA | 000–5.000 Haushalte oder kleine Industrie | Ländliche Umspannstationen, kleine Anlagen |
| 6,3 MVA | 000–8.000 Haushalte | Gemeinde-Umspannstationen |
| 10 MVA | 000–15.000 Haushalte / mittelständische Industrie | Bezirks-Umspannstationen |
| 20 MVA | 000–30.000 Haushalte | Urbane Verteilung |
| 31,5 MVA | 000+ Haushalte / großes Industriekomplex | Große Umspannstationen |
Der Lastfaktor und die Wachstumsszenarien beeinflussen diese Zahlen, und sie sind ein Planungstool, kein Ersatz für eine Laststudie.
Ein 31,5 MVA-Transformator wird in einem großen städtischen Gebiet oder einer Industrieanlage eingesetzt. Ein typischer Verteilungstransformator bei 35/0,4 kV hat eine Kapazität von 400 bis 1.000 kVA, abhängig vom Gebiet, in Übereinstimmung mit der Theorie der bereits auf einer Ebene darunter betrachteten Laststudien.
Position im Netzwerk-Hierarchie
Der Platz des 35kV-Transformators im Netzwerkstapel wird am besten als Tabelle dargestellt:
| Spannungsebene | Typische Ausrüstung | Funktion |
|---|---|---|
| 220/110kV Übertragung | Große Leistungstransformatoren 63–400 MVA | Großübertragung über lange Strecken |
| 110/35kV Unterübertragung | Leistungstransformatoren 20–63 MVA | Speist regionales 35kV-Netz |
| 35/10kV Verteilung | Ölgetauchte Transformatoren 3,15–31,5 MVA | Reduziert für 10kV-Zuführungen |
| 10/0,4kV letzte Meile | Verteilungstransformatoren 50–2.000 kVA | Letzter Schritt zur Verbraucherspannung |
Die Spannungsebene 35/10kV fungiert als der “Stamm”-Knoten der Verteilung. Es ist auch der Punkt, an dem das Netzwerk radial wird, wo die Schutzbereiche reduziert werden und wo die Spannungsregelung ihre letzte Möglichkeit hat, bevor die Zuführungen die Lasten zu den Freilufttransformatoren liefern. Das ist auch der Grund, warum ein Ausfall des 35kV-Transformators so weitreichende Folgen hat; dies ist der Stamm, und alles, was danach folgt, verliert die Versorgung.
| Nennleistung | Leerlaufverlust (indikativ) | Lastverlust (indikativ) | Effizienz bei Volllast |
|---|---|---|---|
| 3,15 MVA | ~4,5 kW | ~20 kW | >99,2% |
| 10 MVA | ~10 kW | ~50 kW | >99,4% |
| 20 MVA | ~18 kW | ~95 kW | >99,4% |
| 31,5 MVA | ~22 kW | ~140 kW | >99,5% |
Führende Marken und Preisspannen
Der 35kV-Markt wird von jedem großen Transformatorenhersteller bedient. Repräsentative FOB-Preise für 35/10,5kV Leistungstransformatoren:
| Marke | Herkunft | 3,15 MVA Preis | 10 MVA Preis | 31,5 MVA Preis |
|---|---|---|---|---|
| Hitachi Energie | Japan/Weltweit | $38.000–$52.000 | $55.000–$82.000 | $130.000–$200.000 |
| ABB | Schweiz/Weltweit | $35.000–$48.000 | $52.000–$78.000 | $130.000–$190.000 |
| Siemens Energie | Deutschland/Weltweit | $34.000–$47.000 | $50.000–$75.000 | $125.000–$185.000 |
| Schneider Electric | Frankreich/Weltweit | $32.000–$44.000 | $48.000–$72.000 | $120.000–$175.000 |
| Toshiba / Hyundai | Japan/Korea | $30.000–$42.000 | $46.000–$68.000 | $110.000–$170.000 |
| Jiangsu Subian Electric Power | China | $18.000–$30.000 | $28.000–$48.000 | $65.000–$110.000 |
Die Preisunterschiede spiegeln die Tiefe der Ingenieurleistungen, die Überwachungsfähigkeit des Außendienstes und das Markenrisiko jedes bedeutenden Herstellers wider und stellen keinen reinen Aufschlag dar. Die prestigeträchtigeren Hersteller bringen Jahrzehnte an Nachweisen von Ausfällen, zahlreiche Typprüfungen und weltweite Ersatzteilservices mit sich. Die Versorgungsunternehmen, die auf kritische, aber einmalige Installationen angewiesen sind, akzeptieren möglicherweise das Premium. Bei Hochvolumeninstallationen, bei denen lokaler Service verfügbar ist, bieten die Unternehmen aus China das Äquivalent von IEC 60076-Tests zu Preisen an, die unter 40-50% liegen.
Jiangsu Subian Electric Power ist ein Unternehmen aus China, das ölgetauchte Transformatoren mit 35kV Spannungen von 3,15 MVA bis 31,5 MVA verkauft, einschließlich der Modelle 35/10,5kV, 35/0,4kV und dreiwickeliger Transformatoren gemäß IEC 60076. Subian hat seine Produkte nach Asien, Afrika, in den Nahen Osten und nach Südamerika gebracht, um Versorgungsunternehmen und EPC-Auftragnehmer mit sowohl dem Standard- als auch dem maßgeschneiderten Verlustniveau sowie den entsprechenden Abnahmeprüfberichten zu unterstützen. Subian ist eine gute Wahl für Versorgungsplaner, die ihre 35kV-Transformatoren im Budgetrahmen und gemäß IEC-Normen benötigen. Produktdetails und Zertifikate finden Sie auf subian-electric.com.
So beschaffen Sie einen 35kV-Transformator
- Stellen Sie sicher, dass die Spezifikation Mehrdeutigkeiten ausschließt. Geben Sie Details zum Spannungsverhältnis, zur Nennleistung, zur Impedanz, zur Vektorguppe, zur Verlustklasse, zum Impulsniveau, zum Abgriffbereich, zur Kühlmethode und zum anwendbaren Standard (IEC oder IEEE) an. Mehrdeutigkeiten deuten auf das günstigste konforme Angebot hin, anstatt auf das beste.
- Analysieren Sie die Gesamtkosten des Eigentums. Berücksichtigen Sie die Auswirkungen von Leerlauf- und Lastverlusten auf Ihren Tarif und berechnen Sie für einen Zeitraum von 20–25 Jahren. $10 kW Unterschied bei Leerlaufverlusten entspricht $7.000–8.700 jährlich basierend auf $0,08 bis $0,1 pro kWh.
- Stellen Sie Testergebnisse bereit. Fordern Sie einen Bericht über Routineprüfungen pro Einheit und einen Typprüfbericht für das Design an (einschließlich Temperaturanstieg, Blitzimpuls, Kurzschlussfestigkeit).
- Fügen Sie Inspektionen durch Dritte hinzu. Im Falle von Exportaufträgen wird eine Werksprüfung oder eine Zeugenprüfung an kritischen Haltepunkten mit 1-2% des Auftrags bewertet und schützt vor Qualitätsüberraschungen.
- Diskutieren Sie die Logistik. Eine 10 MVA Einheit wiegt etwa 25 Tonnen und kann auf einem Standard-Lkw transportiert werden, während eine 31,5 MVA Einheit ungefähr 50-60 Tonnen wiegt und eine Routenuntersuchung sowie Kraneplanung erfordert.
- Berücksichtigen Sie Ersatzteile und Service. Sprechen Sie über Buchholz-Relais, Dichtungen, Entlüfter und Ersatzkontakte für den Lastabnehmer während des Bestellprozesses sowie über das Serviceversprechen des Herstellers.
Betrieb und Pflege
Die Lebensdauer eines 35kV Transformators wird durch die folgenden vier routinemäßigen Wartungsmaßnahmen überwacht:
- Jährliche Öl-Analyse: DGA gemäß IEC 60599 und die dielektrische Festigkeit gemäß IEC 60422 (>50 kV/2,5mm für diese Klasse im Betrieb) einschließlich Wasser-, Säure- und Tan-Delta-Bewertung.
- Vierteljährliche Sichtprüfung: Überprüfen Sie das Silikagel des Entlüfters, den Ölstand, Leckagen, Korrosion und die Vegetationspflege des Kühlers und des Tanks.
- Service des Lastabnehmers: Um den Herstellungszeitplan des OLTC einzuhalten. In den meisten Fällen sollte es etwa 50.000-100.000 für ölgetauchte Widerstandstypen im Betrieb betragen.
- Temperaturüberwachung: Die Temperaturen des Oberöls und der Wicklungen sollten gemäß den Lastkurven nach IEC 60076-7 verfolgt werden und im Falle der Überwachung von Hotspots.
Die Umsetzung dieser Routinen erweist sich als fähig, die geplante Lebensdauer eines Transformators von 25 Jahren auf über 30 Jahre zu erhöhen. Die meisten Fälle von Ausfällen von Transformatoren im Einsatz können durch kleine Veränderungen erklärt werden, die unbemerkt bleiben: steigendes Gasverhältnis, abnehmende dielektrische Festigkeit des Öls oder undichte Dichtungen.
Häufig gestellte Fragen
Wie viel kostet ein 35kV Transformator?
35/10,5kV Leistungseinheiten kosten im Durchschnitt $18.000–$30.000 (3,15 MVA), $28.000–$48.000 (10 MVA) und $65.000–$110.000 (31,5 MVA) gemäß dem Anbieter von in China hergestellten Produkten. Die Preise von Produkten europäischer und japanischer Hersteller tendieren dazu, 50–80% höher für die gleiche Nennleistung zu sein. Darüber hinaus variieren die Kosten der Einheiten je nach Verlusten, Art des Lastabnehmers oder Zubehör.
Was ist die Standardimpedanz für einen 35/10,5kV Transformator?
Typischerweise 7-8%. Der genaue Wert hängt vom Kurzschlussniveau des Netzes und der Nennleistung der Schaltgeräte ab. Der Standardwert beträgt 7.5% für Verteiltransformatoren und 8% für Transformatoren mit größerer Leistung, plus/minus 7.5% gemäß IEC 60076-1.
Kann ein 35kV Transformator für 33kV Systeme verwendet werden?
Nicht so, wie er ist. Das Design für 35kV Wechselstrom kann fast immer für ein 33kV Niveau umgewickelt oder neu gestaltet werden, aber es gibt Unterschiede in den Isolationsniveaus, Impulsprüfungen und Abgriffbereichen. 33kV ist die Norm in Commonwealth-Staaten und im Golf, während 35kV die Norm in China und einem Großteil Europas ist. Geben Sie immer Ihre Systemspannung an und erhalten Sie das passendste Design.
Wie weiß ich, ob ich einen Lastabnehmer benötige?
Wenn Sie eine 35kV oder 10kV Busspannung verwenden und etwa ±2.5% während des normalen Betriebs erfahren — normalerweise im Falle von langen Zuleitungen, wechselnden industriellen Lasten und schwachen Netzen — und zusätzlich für solche Busbars bezahlen müssen, bedeutet das, dass ein OLTC nützlich sein kann. In Fällen, in denen es keine Schwankungen im Strom oder in der Last gibt, reicht es aus, feste Abgriffe mit ±2 × 2.5% zu wählen.
Was ist die typische Lebensdauer eines 35kV Transformators?
Die routinemäßige Wartung liegt im Bereich von 25–35 Jahren. Das Alter der Isolierung wird durch die Temperatur an heißen Stellen beeinflusst (jede 6K über dem Design reduziert die Lebensdauer des Papiers ungefähr um die Hälfte), die Ölqualität und die Art der Belastung. Die beiden Hauptfaktoren, die die Lebenserwartung beeinflussen, sind die jährliche DGA und die Einhaltung der Last gemäß den IEC 60076-7 Richtlinien.
Referenzen
- IEC 60076-1: Leistungstransformatoren – Allgemeines — Nennwerte, Abgriffe, Temperaturerhöhung und Prüfanforderungen für Leistungstransformatoren.
- IEC 60076-3: Isolationsniveaus, dielektrische Prüfungen und externe Abstände in der Luft — Definiert das 170 kVp Impulsniveau für die 35kV Klasse.
- IEC 60076-5: Fähigkeit, Kurzschluss zu widerstehen — Kurzschluss-Designverifizierung für 35kV Leistungstransformatoren.
- IEC 61936-1: Energieinstallationen über 1 kV a.c. — Installationsanforderungen für 35kV Umspannwerksausrüstung.
- IEEE C57.12.00: Flüssigkeitsgetauchte Verteilungs- und Leistungstransformatoren — Nordamerikanische Anforderungen, die IEC 60076 entsprechen.
- Siemens Energy Transformatorenportfolio — Referenz für utility-grade 35kV Transformatorangebote.
- Offizielle Website von Jiangsu Subian Electric Power — Produktpalette und Zertifizierungsdetails für 35kV ölgetauchte Transformatoren.
Fazit
Der 35kV ölgetauchte Transformator stellt das Herzstück des Netzes dar. Es ist das Asset, bei dem Kosten-, Schutz- und Spannungsentscheidungen getroffen werden und bei dem Ausfälle Auswirkungen auf Tausende von Kunden haben. Korrekte Spezifikationen bezüglich eines solchen Transformators, wie seine Nennleistung, Verlustklasse und Impedanz, würden die wichtigste ingenieurtechnische Entscheidung für einen Verteiler darstellen.
Hauptpunkte:
- 35kV stellt den Übergangspunkt zwischen Übertragungsleitungen und endgültiger Kostenverteilung dar und arbeitet im Bereich von Hunderten von Kilometern.
- Auf diesem Niveau umfassen die Standard-Spezifikationen 170 kVp Impuls, 7-8% Impedanz, 65K Erhöhung.
- Der ungefähre Preis eines chinesischen Geräts liegt bei $18000-110000 FOB, abhängig von seiner Klasse.
Wenn Sie 35kV Transformatoren für ein Umspannwerk oder ein Industrieprojekt beschaffen, Jiangsu Subian Electric Power bietet IEC 60076-zertifizierte ölgetauchte Einheiten im Bereich von 3.15–31.5 MVA zu exportfreundlichen Preisen an. Überprüfen Sie die Palette und fordern Sie Prüfzeugnisse an unter subian-electric.com.