{"id":10774,"date":"2026-08-29T23:43:17","date_gmt":"2026-08-29T15:43:17","guid":{"rendered":"https:\/\/q8bbzjnpm5.wpdns.site\/?p=10774"},"modified":"2026-08-29T23:43:17","modified_gmt":"2026-08-29T15:43:17","slug":"main-transformer-cooling-methods-a-variety-of-technologies","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/news\/main-transformer-cooling-methods-a-variety-of-technologies\/","title":{"rendered":"Haupttransformator-K\u00fchlmethoden: Eine Vielzahl von Technologien"},"content":{"rendered":"

Mitte Juli steht ein Umspannwerksingenieur im Transformatorhof einer hei\u00dfen und staubigen Hafenstadt im Nahen Osten und \u00fcberwacht ein alarmierendes Signal auf dem Bildschirm. Die Wicklungstemperatur hat 118\u00baC erreicht und steigt weiter bei einem Transformator mit einer Temperaturerh\u00f6hung von 65 K und einer Kapazit\u00e4t von 50 MVA. Es sind weniger als zwei Jahre seit der Installation vergangen, und der Transformator war w\u00e4hrend eines unerbittlich hei\u00dfen und rekordverd\u00e4chtigen Sommers einer hohen Last ausgesetzt. Es scheint, dass das \u00f6l-nat\u00fcrliche K\u00fchlsystem des Transformators die W\u00e4rme aus dem Transformatorbeh\u00e4lter nicht ableiten kann. Der Ingenieur steht vor dem Dilemma, das jeder gro\u00dfe Transformatorenbesitzer eines Tages l\u00f6sen muss: Er k\u00f6nnte entweder das K\u00fchlsystem des Transformators nachr\u00fcsten, ihn herabsetzen oder sich auf eine k\u00fcrzere Lebensdauer des Ger\u00e4ts vorbereiten. Es sollte beachtet werden, dass K\u00fchlung kein blo\u00dfes Wartungsproblem ist. Es ist eine ingenieurtechnische \u00dcberlegung, die die Kapazit\u00e4t des Transformatorbeh\u00e4lters und die Lebensdauer der elektrischen Isolierung bestimmt.<\/p>\n

Der Artikel pr\u00e4sentiert alle verf\u00fcgbaren K\u00fchlsystemtechnologien f\u00fcr Transformatoren, einschlie\u00dflich ONAN-K\u00fchlung, ONAF-K\u00fchlung, OFAF-K\u00fchlung, ODWF-K\u00fchlung und neuen L\u00f6sungen wie Luft- und W\u00e4rmeleitrohr-Nachr\u00fcstl\u00f6sungen.<\/p>\n

Kurz gesagt: K\u00fchlmethoden f\u00fcr Transformatoren werden durch die vierbuchstabigen Codes des IEC-Standards definiert: ONAN, ONAF, OFAF, OFWF und ODWF. Die thermische Grenze wird durch den maximalen durchschnittlichen Anstieg der Wicklungstemperatur bestimmt, normalerweise 65 K f\u00fcr \u00f6lgetauchte Transformatoren gem\u00e4\u00df IEC 60076-2 und IEEE C57.12.00. Die Installation von Zwangsluftventilatoren in einem ONAN-Transformator f\u00fchrt normalerweise zu einer kontinuierlichen Kapazit\u00e4tssteigerung von etwa 20-33%; die vollst\u00e4ndige Anwendung der Zwangs\u00f6lk\u00fchlung kann die Stromversorgung um 40-50% im Vergleich zu einem selbstgek\u00fchlten Ger\u00e4t steigern.<\/p><\/blockquote>\n

\"Haupttransformator-K\u00fchlmethoden<\/p>\n

\n

Warum K\u00fchlung die Transformatorleistung bestimmt<\/h2>\n

Transformatoren wandeln elektrische Energie sehr effizient um, aber selbst die 1 bis 3 % an Leistung, die in W\u00e4rme umgewandelt werden, bedeutet einen enormen Verlust. Zum Beispiel hat ein Transformator mit einer Nennleistung von 50 MVA und einer Effizienz von 99 % einen W\u00e4rmeverlust von etwa 500 kW kontinuierlich, was ausreicht, um ein kleines Haus zu heizen. Die erzeugte W\u00e4rme hat nur einen Weg: n\u00e4mlich durch das Isolationssystem zum \u00d6l oder zur Luft, dann zur Wand und zu den Heizk\u00f6rpern des Beh\u00e4lters und schlie\u00dflich zum umgebenden Wasser oder zur Luft. Dieser W\u00e4rmeabf\u00fchrungsprozess gibt eine obere Grenze f\u00fcr die kontinuierliche Leistung des Transformators in kVA vor.<\/p>\n

W\u00e4rme ist der Feind der Transformatoren. Die Hauptursache f\u00fcr die Alterung der Isolierung folgt dem Arrhenius-Prinzip: Jeder Anstieg der Temperatur um 6-10 K \u00fcber die erwartete Hotspot-Temperatur halbiert die erwartete Lebensdauer der Isolierung. Ein Transformator, der f\u00fcr einen durchschnittlichen Temperaturanstieg von 65 K ausgelegt ist und bei 80 K arbeitet, wird nicht nur die Leistung erheblich verschlechtern, sondern auch seine Lebensdauer sehr schnell verbrauchen, was dazu f\u00fchrt, dass er jeden Monat Jahre an Lebensdauer verliert.<\/p>\n

Entschl\u00fcsselung des K\u00fchlcodes und der Hauptk\u00fchlmethoden<\/h2>\n

Der K\u00fchlprozess wird gem\u00e4\u00df der standardisierten vierbuchstabigen Nomenklatur definiert in IEC 60076-2 und IEEE C57.12.00 identifiziert: Der erste Buchstabe gibt das \u00e4u\u00dferst wichtige Medium an, das mit den Wicklungen in Kontakt kommt (o = \u00d6l, k = Fl\u00fcssigkeit mit einem Flammpunkt \u00fcber 300\u00b0, a = Luft), der zweite Buchstabe informiert uns \u00fcber die Art, wie dieses Medium zirkuliert (n = nat\u00fcrlich, f = k\u00fcnstlich erzwungene Zirkulation, d = gerichtete Zirkulation), der dritte Buchstabe bezieht sich auf das Medium, mit dem das Ger\u00e4t interagiert (a = Luft, w = Wasser) und der letzte Buchstabe bezieht sich auf die Art der Zirkulation (n = nat\u00fcrlich, f = k\u00fcnstlich).<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
K\u00fchlcode<\/th>\nWie es funktioniert<\/th>\nTypische Nennleistungssteigerung vs. ONAN<\/th>\nTypische Transformatorgr\u00f6\u00dfe<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
ONAN<\/td>\n\u00d6l zirkuliert durch nat\u00fcrliche Konvektion; W\u00e4rme strahlt in die ruhende Luft ab<\/td>\nBasislinie<\/td>\nBis zu ~5 MVA (einzelne Stufe); gro\u00dfe Einheiten sind bei reduzierter Last als ONAN bewertet<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF<\/td>\nF\u00fcgt Radiatorl\u00fcfter hinzu; Luft wird \u00fcber die K\u00fchlfl\u00e4chen geblasen<\/td>\n+20 bis +33%<\/td>\n5-100 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF<\/td>\n\u00d6lpumpen erzwingen die Zirkulation; L\u00fcfter zwingen Luft \u00fcber Radiatoren<\/td>\n+40 bis +50%<\/td>\n50-300 MVA<\/td>\n<\/tr>\n
OFWF<\/td>\n\u00d6l wird durch einen wassergek\u00fchlten W\u00e4rmetauscher gepumpt<\/td>\n+40 bis +50%, kompakte Stellfl\u00e4che<\/td>\nGro\u00dfe Einheiten, wo Wasser verf\u00fcgbar ist<\/td>\n<\/tr>\n
ODWF \/ ODAN \/ ODAF<\/td>\nGerichteter \u00d6lfluss durch Wicklungskan\u00e4le; L\u00fcfter oder Wasser extern<\/td>\nBis zu +60% im gerichteten Design<\/td>\n100 MVA und mehr<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Mehrstufige Nennungen werden routinem\u00e4\u00dfig beim Kauf von Leistungstransformatoren verwendet, zum Beispiel ONAN\/ONAF\/ONAF oder die Kombination von ONAN\/ONAF\/ONAF\/ONAF, und erm\u00f6glichen es den Betreibern, die L\u00fcfter bei steigender Last einzuschalten. Zum Beispiel kann ein Transformator mit einer Leistung von 60 MVA als ONAN mit 40 MVA, als ONAF mit 50 MVA und als 60 MVA mit allen aktiven L\u00fcftern bewertet werden. Die verwendeten L\u00fcfter sind in der Regel Axiall\u00fcfter, die zwischen 0,75 kW und 3 kW Leistung verbrauchen, eine vernachl\u00e4ssigbare Menge angesichts der Lasten, die sie unterst\u00fctzen, die mehrere hundert bis tausende von Dollar pro Installation, L\u00fcfter inklusive, ausmachen.<\/p>\n

\"ONAN<\/p>\n

ONAN vs. ONAF vs. OFAF vs. ODWF<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Merkmal<\/th>\nONAN<\/th>\nONAF<\/th>\nOFAF<\/th>\nODWF<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Bewegliche Teile<\/td>\nKeine<\/td>\nNur L\u00fcfter<\/td>\nPumpen + L\u00fcfter<\/td>\nPumpen + Wassersystem<\/td>\n<\/tr>\n
Typischer Nennbereich<\/td>\nBis zu 5-10 MVA<\/td>\n5-100 MVA<\/td>\n50-300 MVA<\/td>\n100 MVA und mehr<\/td>\n<\/tr>\n
Kosten pro MVA<\/td>\nNiedrigste<\/td>\nM\u00e4\u00dfig<\/td>\nH\u00f6her<\/td>\nH\u00f6chste<\/td>\n<\/tr>\n
Zuverl\u00e4ssigkeit \/ Wartung<\/td>\nH\u00f6chste; nichts kann ausfallen<\/td>\nL\u00fcftermotoren ben\u00f6tigen Aufmerksamkeit<\/td>\nPumpendichtungen und Motoren hinzugef\u00fcgt<\/td>\nWasserlecks und Verunreinigungsrisiko<\/td>\n<\/tr>\n
Stellfl\u00e4che<\/td>\nGro\u00dfe Radiatorb\u00e4nke<\/td>\nKompakte Radiatoren + L\u00fcfter<\/td>\nKompakt mit Pumpen<\/td>\nAm kompaktesten<\/td>\n<\/tr>\n
Ger\u00e4usch<\/td>\nNiedrigste<\/td>\nL\u00fcfterger\u00e4usch<\/td>\nPumpen + L\u00fcfterger\u00e4usch<\/td>\nPumpen + Wasserger\u00e4usch<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Es ist einfach, die technischen Kompromisse hier zu verstehen: Jede zus\u00e4tzliche erzwungene K\u00fchlstufe bietet zus\u00e4tzliche MVA pro Einheit Tankvolumen, f\u00fchrt jedoch zur Hinzuf\u00fcgung von Ger\u00e4ten, die ausfallen, Strom verbrauchen oder L\u00e4rm erzeugen k\u00f6nnen. ONAN ist nach wie vor die h\u00e4ufigste Option, da es keine Ausfallmodi au\u00dfer dem Transformator hat, w\u00e4hrend ONAF die Standardoption aufgrund von erschwinglichen, getesteten und leicht nachr\u00fcstbaren L\u00fcftern ist; OFAF und ODWF werden nur f\u00fcr gro\u00dfe Transformatoren verwendet, wenn Tanks und W\u00e4rme-Dichte keine andere Option lassen.<\/p>\n

Temperaturerh\u00f6hungs-Klassen und -Grenzen<\/h2>\n\n\n\n\n\n\n\n\n\n
Parameter<\/th>\nIEC 60076-2 Typischer Wert<\/th>\nIEEE C57.12.00 Typischer Wert<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
Max durchschnittlicher Wickelanstieg (\u00f6lgetaucht)<\/td>\n65 K<\/td>\n55 K (OA), 65 K (FA)<\/td>\n<\/tr>\n
Max hei\u00dfer Punkt Wickelanstieg<\/td>\n78 K (85\u00b0C hei\u00dfer Punkt, 7 K Umgebungsspielraum)<\/td>\n80 K<\/td>\n<\/tr>\n
Max Ober\u00f6lanstieg<\/td>\n60 K<\/td>\n55-65 K nach Klasse<\/td>\n<\/tr>\n
Entwurfsumgebungstemperatur<\/td>\nDurchschnitt 30\u00b0C, max 40\u00b0C<\/td>\n30\u00b0C Durchschnitt, 40\u00b0C max<\/td>\n<\/tr>\n
Max Temperaturgrenze f\u00fcr hei\u00dfe Punkte<\/td>\n98\u00b0C (Wicklung), 105\u00b0C (\u00d6l)<\/td>\n110\u00b0C kontinuierlich<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Diese Werte sind Teil einer Vereinbarung oder eines Vertrags mit einem Format. Wenn ein Transformator den Temperaturanstiegstest im Werk nicht besteht, hat er die Bedingungen der Spezifikation nicht eingehalten und die Zertifizierung muss den gemessenen Temperaturanstieg enthalten. Wenn die H\u00f6he (1.000 m oder h\u00f6her) oder hohe Umgebungstemperaturen (plus oder minus 40 Grad Celsius) ber\u00fccksichtigt werden, m\u00fcssen die Faktoren in IEC 60076-2 \u00fcberpr\u00fcft werden, da die Ger\u00e4te in einem hei\u00dferen Klima herabgestuft werden m\u00fcssen und sich somit von den Ger\u00e4ten unterscheiden, die in einem gem\u00e4\u00dfigten Klima verwendet werden.<\/p>\n

Um zu verstehen, wie die verschiedenen K\u00fchlphasen den Prozess beeinflussen | wurde derselbe 25-MVA-Transformator unter verschiedenen Bedingungen und Prozessen betrachtet, damit man die Besonderheit erkennen kann, wenn die Anbieter unrealistische Angebote machen:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n\n
K\u00fchlmodus<\/th>\nKontinuierliche Bewertung (25 MVA Tank)<\/th>\nAnstieg bei 25\u00b0C Umgebung<\/th>\nAnstieg bei 40\u00b0C Umgebung<\/th>\nHerabstufung erforderlich bei 40\u00b0C<\/th>\n<\/tr>\n<\/thead>\n
ONAN (nat\u00fcrlich)<\/td>\n~15 MVA<\/td>\n52 K Ober\u00f6l<\/td>\n67 K Ober\u00f6l<\/td>\n~12%<\/td>\n<\/tr>\n
ONAF (L\u00fcfter eingeschaltet)<\/td>\n~20 MVA<\/td>\n48 K Ober\u00f6l<\/td>\n63 K Ober\u00f6l<\/td>\n~8%<\/td>\n<\/tr>\n
OFAF (Pumpen + L\u00fcfter)<\/td>\n~25 MVA<\/td>\n44 K Ober\u00f6l<\/td>\n59 K Ober\u00f6l<\/td>\n~5%<\/td>\n<\/tr>\n
ODWF (gerichtet + Wasser)<\/td>\n~30 MVA<\/td>\n40 K Ober\u00f6l<\/td>\n55 K Ober\u00f6l<\/td>\n~5%<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Nachr\u00fcstung und Hochstufung bestehender Einheiten<\/h2>\n

Der Wechsel von ONAN zu ONAF-Service ist oft die bevorzugte Upgrade-Methode, da sie in der Regel g\u00fcnstiger ist als der Kauf eines gr\u00f6\u00dferen Transformators.<\/p>\n

\u00dcberpr\u00fcfen Sie das thermische Design. Holen Sie eine Best\u00e4tigung vom Hersteller ein, ob die K\u00fchler und der hei\u00dfe Punkt in den Wicklungen mit der zus\u00e4tzlichen W\u00e4rme umgehen k\u00f6nnen. Einige Tanks ben\u00f6tigen auch mit der Installation von L\u00fcftern eine gr\u00f6\u00dfere K\u00fchleroberfl\u00e4che.<\/p>\n