Parallelbetrieb von Transformatoren

Aus Planungskompendium Energieverteilung

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Inhaltsverzeichnis


Der Betrieb von zwei oder mehreren parallelgeschalteten Transformatoren ist häufig erforderlich:

  • aufgrund eines Lastanstiegs, so dass die Kapazität des vorhandenen Transformators überschritten wird,
  • aus Platzgründen, wenn die geometrischen Abmessungen, wie z.B. die Raumhöhe, den Einsatz eines leistungsstärkeren Transformators nicht zulassen,
  • aus Sicherheitsgründen (die Wahrscheinlichkeit des gleichzeitigen Ausfalls zweier Transformatoren ist sehr klein),
  • bei der Einführung eines Standardtransformators in eine gesamte Anlage.

Gesamtleistung (kVA)

Die verfügbare Gesamtleistung (kVA) von zwei oder mehreren parallelgeschalteten Transformatoren mit derselben Bemessungsleistung (kVA) entspricht der Summe der einzelnen Bemessungsleistungen, vorausgesetzt, dass die Impedanzverhältnisse alle gleichgroß und die Spannungsverhältnisse identisch sind.

Transformatoren mit unterschiedlichen Bemessungsleistungen (kVA) teilen eine Last praktisch (jedoch nicht genau) proportional zu ihren Bemessungsleistungen auf, vorausgesetzt, dass die Spannungs- und Impedanzverhältnisse (bei deren eigener Bemessungsleistung (kVA)) identisch (oder nahezu identisch) sind. In diesem Fall stehen normalerweise insgesamt mehr als 90 % der Summe der zwei Bemessungsleistungen zur Verfügung.

Ein dauerhafter Parallelbetrieb von Transformatoren, deren Bemessungsleistungen (kVA) sich um mehr als 2:1 unterscheiden, wird nicht empfohlen.

Voraussetzungen für den Parallelbetrieb

Alle parallelgeschalteten Geräte müssen aus dem gleichen Netz gespeist werden.

Die zwangsläufig zwischen den Sekundärstromkreisen von parallelgeschalteten Transformatoren fließenden Ströme sind vernachlässigbar klein, vorausgesetzt, dass:

  • die Sekundärleitungen von den Transformatoren zum Parallelanschlusspunkt ca. die gleiche Länge und die gleichen Kenndaten haben,
  • der Transformatorhersteller vollständig über den Einsatzzweck der Transformatoren informiert ist, so dass:
    • bei den Wicklungskonfigurationen (Stern-, Dreieck-, Zick-Zack-Schaltung) der verschiedenen Transformatoren die gleiche Phasenverschiebung zwischen Primär-und Sekundärspannung vorhanden ist; die Transformatoren müssen die gleiche Schaltgruppe haben,
    • die Kurzschlussimpedanzen gleich groß sind oder sich um weniger als 10 % unterscheiden,
    • der Spannungsunterschied zwischen entsprechenden Phasen 0,4 % nicht überschreitet, konkret bedeutet dies, dass bei gleichen Transformatoren auch die Umsteller (OffLoad-Tap Changer) in der gleichen Stufe stehen müssen)
    • dem Hersteller alle möglichen Informationen über die Anwendungsbedingungen, die zu erwartenden Lastzyklen usw. bereitgestellt werden sollten, so dass die Verluste unter Last- und Leerlaufbedingungen minimiert werden können.

Übliche Schaltgruppen

Wie im Abschnitt 4.4 „Elektrische Kenndaten“ beschrieben wurde, hängt das Verhältnis der Primär-, Sekundär- und Tertiärwicklungen ab von:

  • der Wicklungsausführung (Dreieck-, Stern-, Zick-Zack-Schaltung)
  • der Anschlussrichtung der Phasenwicklungen
Abhängig davon, welche Seite einer Wicklung den Sternpunkt bildet, ist die Spannung, die diese Wicklung erzeugt, mit der Primärspannung gleichphasig oder um 180° verschoben. Ähnliche Phasenverschiebungen von 180° treten bei den zwei Anschlussmöglichkeiten von Spulen in Dreieckswicklungen auf, während es vier verschiedene Kombinationen bei Zick-Zack-Anschlüssen gibt.
  • der Phasenverschiebung der Sekundärspannungen gegenüber den entsprechenden Primärspannungen.

Wie bereits erwähnt, beträgt diese Verschiebung (wenn ≠ Null) immer ein Vielfaches von 30°, und sie hängt von den zwei oben erwähnten Faktoren ab, d.h. der Wicklungsausführung und der Anschlussrichtung (d.h. Polarität) der Phasenwicklungen.

Die bei Weitem am häufigsten verwendete Schaltgruppe bei Verteiltransformatoren ist die Dyn 5- oder die Dyn 11-Gruppe (Abbildung B31 für Beispiel Dyn 11).

Abb. B31Phasenverschiebung durch einen Dyn 11-Transformator