{"id":11729,"date":"2026-10-17T02:41:30","date_gmt":"2026-10-16T18:41:30","guid":{"rendered":"https:\/\/subian-electric.com\/?p=11729"},"modified":"2026-10-17T02:43:48","modified_gmt":"2026-10-16T18:43:48","slug":"high-reliability-dry-type-transformers-for-data-centers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/subian-electric.com\/de\/blog\/high-reliability-dry-type-transformers-for-data-centers\/","title":{"rendered":"Hochzuverl\u00e4ssige Trockentransformatoren f\u00fcr Rechenzentren"},"content":{"rendered":"

Im Gegensatz zu Verteilungstransformatoren, die f\u00fcr kommerzielle Projekte verwendet werden, haben die Transformatoren f\u00fcr Rechenzentren eine besondere Rolle: Sie m\u00fcssen in der N\u00e4he der Last platziert werden, die sie unterst\u00fctzen, kontinuierlich mit hoher Effizienz arbeiten und Lasten mit einer anderen Form als Sinuswellenlasten bew\u00e4ltigen. Daher ist es unm\u00f6glich, \u00d6lanlagen zu verwenden, aufgrund des Brandrisikos und drei Eigenschaften der Transformatoren: harmonische Leistung, thermische Reserve und Teilentladung.<\/p>\n

Kurz gesagt: F\u00fcr die Stromversorgung von Rechenzentren ist es geeignet, einen Gie\u00dfharz-Trockentransformator mit thermischer Isolierung der Klasse H (180 \u00b0C), einer K-Faktor-Bewertung von nicht weniger als K-13 (gew\u00f6hnlich K-20), 6%-Impedanz, einer Dyn11-Vektorgruppe f\u00fcr die UPS-Eingabe, einem Teilentladungs-Testwert von weniger als oder gleich 10 pC bei 1,1\u00d7 Nennspannung und gem\u00e4\u00df DOE 2016 oder EU-Ecodesign Tier 2 in Bezug auf die Leistung auszuw\u00e4hlen. Die typischen Leistungswerte von Transformatoren f\u00fcr Rechenzentren liegen zwischen 500 kVA und 3.750 kVA bei 10 kV und 35 kV.<\/p><\/blockquote>\n

\"Hochzuverl\u00e4ssige<\/p>\n

Warum Rechenzentren \u00fcberhaupt Trockentypen verwenden<\/h2>\n

Der Hauptfaktor ist die Brandsicherheit des Systems. Gie\u00dfharzwicklungen k\u00f6nnen selbstverl\u00f6schend sein und enthalten keine brennbaren Fl\u00fcssigkeiten, sodass der Transformator im Geb\u00e4ude in der N\u00e4he der zu versorgenden Last positioniert werden kann. Daher ist kein \u00d6ltank, keine Sicherheitswand oder ein spezieller Raum mit guten feuerfesten Eigenschaften erforderlich. Der Transformator wird in der N\u00e4he von IT-Ausr\u00fcstung in Co-Location- oder Unternehmensrechenzentren platziert, wo jeder Quadratmeter Wei\u00dfraum wertvoll ist; daher wird die Entfernung der Niederspannungsleitung verringert.<\/p>\n

Der n\u00e4chste treibende Faktor sind die Wartungsanforderungen. Es ist nicht notwendig, den \u00d6lstand, das Gasrelais oder das Trocknen des Atmungsventils zu \u00fcberwachen. Stattdessen m\u00fcssen nur Teilentladung und Temperatur \u00fcberwacht werden, was im Vergleich zum chemischen Prozess der Fl\u00fcssigkeit einfach ist.<\/p>\n

Auf der anderen Seite tolerieren Trockentransformatoren W\u00e4rme nicht gut. \u00d6l bewegt sich und hilft, W\u00e4rme von den Wicklungen abzuleiten, w\u00e4hrend Harz dies nicht tut. Daher werden Isolationsklasse, Temperaturanstieg und Harmonische im Fall von Trockentransformatoren viel wichtiger, da der Abstand zwischen normalem Betrieb und Isolationsschaden erheblich kleiner ist.<\/p>\n

Die drei Spezifikationen, die alles entscheiden<\/h2>\n

Isolationsklasse und Temperaturanstieg<\/h3>\n

Laut ANSI\/IEEE C57.12.01 sind Trockentransformatoren normalerweise mit einem Temperaturanstieg von entweder 80, 115 oder 150 K bei einer Umgebungstemperatur von 40 Grad Celsius f\u00fcr das 220 Grad Celsius-Isolationssystem bewertet. Ein k\u00fchlerer Temperaturanstieg bei demselben Ger\u00e4t gew\u00e4hrleistet somit eine gr\u00f6\u00dfere Reserve gegen\u00fcber thermischen Einschr\u00e4nkungen, erh\u00f6ht die Lebensdauer der Isolierung und schafft Kapazit\u00e4t f\u00fcr \u00dcberlast.<\/p>\n

Aus der Sicht der IEC entsprechen die Isolierklassen der Klasse F (155 Celsius) und der Klasse H (180 Celsius) sowie einem Temperaturanstieg der Klasse B (80 Celsius), der w\u00e4hrend der Nennlast beobachtet wird. F\u00fcr die Nutzung in Rechenzentren ist es g\u00e4ngige Praxis, eine Isolierung der Klasse H mit einem Temperaturanstieg der Klasse B oder Klasse F zu verlangen, was bedeutet, dass die Isolierung durch eine Temperatur gekennzeichnet ist, die deutlich h\u00f6her ist als die w\u00e4hrend des Betriebs des Transformators beobachtete, und somit Platz l\u00e4sst, um harmonische Verluste, die durch die in Betrieb befindlichen Ger\u00e4te erzeugt werden, abzuleiten.<\/p>\n

Dies ist die Spezifikation, die am h\u00e4ufigsten f\u00fcr das Angebot ge\u00e4ndert wird, um ihren Wert zu senken, und das Produkt, das acht Jahre sp\u00e4ter ausf\u00e4llt.<\/p>\n

\"Die<\/p>\n

K-Faktor<\/h3>\n

Die K-Faktor-Bewertung bestimmt das Ma\u00df an Verlusten, das ein Transformator ohne Verletzung seiner thermischen Grenzen abf\u00fchren kann. Sie wird gem\u00e4\u00df der IEEE C57.110 Ver\u00f6ffentlichung berechnet. UL 1561 erkennt die K-Faktor-Heizbewertungen K-1, K-4, K-9, K-13, K-20, K-30, K-40 und K-50 an.<\/p>\n

Die Auswahl h\u00e4ngt von den tats\u00e4chlichen Lastmerkmalen ab:<\/p>\n\n\n\n\n\n\n\n
Lastprofil<\/th>\nEmpfohlener K-Faktor<\/th>\nTypischer harmonischer Inhalt<\/th>\n<\/tr>\n
Legacy-Server mit 6-Puls-USV-Gleichrichter<\/td>\nK-13<\/td>\n30\u201340% THD<\/td>\n<\/tr>\n
Moderne Server mit 12-Puls- oder IGBT-Gleichrichter<\/td>\nK-7<\/td>\n15\u201325% THD<\/td>\n<\/tr>\n
Vollst\u00e4ndig optimiert mit aktiven harmonischen Filtern<\/td>\nK-4<\/td>\nUnter 10% THD<\/td>\n<\/tr>\n
Gemischte Lasten, hohe Dichte, unbekanntes zuk\u00fcnftiges Wachstum<\/td>\nK-20<\/td>\nMaximale Marge<\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n

Im Falle einer neuen Installation, die keiner harmonischen Analyse unterzogen wurde, wird K-13 als die vorsichtige Norm angesehen, w\u00e4hrend K-20 die obligatorische Zahl ist, wenn die Lastenmix unbekannt bleibt. Der K-20 ist auch der am h\u00e4ufigsten spezifizierte Wert f\u00fcr Gleichrichterlasten.<\/p>\n

Ein K-bewerteter Transformator umfasst mehr als nur einen schwereren Kern. Er nutzt eine niedrigere Flussdichte f\u00fcr harmonische Fl\u00fcsse; er hat einen gr\u00f6\u00dferen Neutralleiter. Ein K-13-Transformator hat eine Neutralleiter-Busbar, die f\u00fcr 200% der Phasenbewertung ausgelegt ist, da die dreifachen Harmonischen im Neutralleiter summiert werden, anstatt sich gegenseitig aufzuheben.<\/p>\n

Die Ergebnisse in Abwesenheit eines K-bewerteten Transformators sind offensichtlich. Harmonische Str\u00f6me f\u00fchren zu erh\u00f6hten Wirbelstromverlusten und folglich zu erh\u00f6hten Temperaturen und beschleunigter Isolationsdegradation. Der harmonische Fluss f\u00fchrt auch zu h\u00f6heren Spitzenspannungen, sodass, wenn alle harmonischen Werte addiert werden, der Spitzenwert \u00fcber 1,25-1,5 der Nennspitze ansteigt, was zu einer sehr hohen Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Teilentladungen f\u00fchrt.<\/p>\n

Teilentladung<\/h3>\n

Teilentladung definiert, um zwischen einem hochwertigen Gie\u00dfharztransformator und einem wirtschaftlich hergestellten zu unterscheiden. Laut IEC 60076-11 sollte die PD-Rate maximal 10 pC bei einer Betriebsspannung von 1,1-mal der Nennspannung f\u00fcr die Umweltkategorie E2 betragen, die f\u00fcr feuchte oder Au\u00dfen-Transformatoren gilt. Jeder Fabrikbericht, der einen PD-Wert von mehr als 10 pC bei einer Testspannung von 1,1\u00d7Um zeigt, darf nicht akzeptiert werden.<\/p>\n

Wenn es um den Betrieb geht, \u00e4ndern sich die Schwellenwerte. Wenn der PD-Wert bei Betriebsspannung etwa 100 pC \u00fcberschreitet, ist die Isolierung bereits so besch\u00e4digt, dass die Frage eines Austauschs aufgeworfen wird. Da die Progressivit\u00e4t des PD und die Tatsache, dass das Problem von au\u00dfen nicht sichtbar ist, implizieren, dass ein Werks-Test zum Zeitpunkt des Kaufs angefordert und weiter \u00fcberwacht werden sollte.<\/p>\n

Die Spezifikationssprache f\u00fcr ein Netzteil in einem Rechenzentrum sollte wie folgt lauten:<\/p>\n