Gefragt ist robuste Technik

Ventilatoren für ölgekühlte Leistungstransformatoren

28. März 2018, 10:59 Uhr   |  Von Andreas Schneider, Projektingenieur bei ebm-papst Mulfingen GmbH&Co. KG

Ventilatoren für ölgekühlte Leistungstransformatoren
© ebm-papst

Die an den Kühlsystemen großer Transformatoren eingesetzten Ventilatoren müssen harten Bedingungen trotzen.

Transformatoren erzeugen viel Abwärme, wobei meistens Öl als Kühlmittel dient, das Wärme durch Konvektion abführt. Weiter kommen an der Außenseite Kühlrippen oder Wärmetauscher-ähnliche Radiatoren zum Einsatz, sowie bei großen Leistungstransformatoren zusätzlich robuste Ventilatoren.

Leistungstransformatoren werden im Freien aufgestellt. Hier müssen sie Wind und Wetter ebenso trotzen wie Feuchtigkeit im Regenwald, Salznebel an der Küste, Gluthitze in Wüstengebieten oder eisiger Kälte am Polarkreis. Die an den Kühlsystemen eingesetzten Ventilatoren müssen hier mitspielen. Robuste Technik, die mehrere Jahre zuverlässig und wartungsfrei arbeitet, ist hier gefragt. Derartige Ventilatoren müssen somit spezielle Anforderungen erfüllen, damit sie den harten Bedingungen im Außeneinsatz standhalten.

Ventilatoren verwandeln Transformatoren in Energiesparer

Es genügt also nicht, wenn die Ventilatoren die gewünschte Luftleistung fördern. Eigenschaften wie Korrosionsbeständigkeit auch bei hoher Feuchtigkeit, ein wartungsfreier Betrieb ohne Schmierung und eine zuverlässige Funktion über eine möglichst lange Lebensdauer sind ebenso wichtig. Vorteilhaft ist außerdem, wenn sich die Kühlleistung bei Lastschwankungen dem tatsächlichen Bedarf anpassen lässt.

Denn oft ist es nicht sinnvoll, einzelne Ventilatoren bei Teillastbetrieb des Transformators ganz abzuschalten, weil in diesem Bereich dann am Wärmetauscher ungekühlte Hot-Spots entstehen können. Arbeiten die Ventilatoren zudem möglichst effizient, lassen sich über Jahre beachtliche Energiemengen und Kosten einsparen, die wiederum in Elektronetze gespeist werden können. Somit entsteht ein wirtschaftlich positiver Nutzen für die Betreiber. Wenn sich die Transformatoren in der Nähe oder gar innerhalb von Wohngebieten befinden, spielt außerdem die Geräuschentwicklung eine nicht zu unterschätzende Rolle.

Der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst hat dafür spezielle Transformatorventilatoren entwickelt. Sie erfüllen alle Anforderungen für eine anspruchsvolle Großtransformatorkühlung nach DIN EN 50216-12 und werden in Baugrößen von 500 bis 1250 mm mit Luftleistungen von bis zu 13 m3/s offeriert. Ihre Entwicklung basiert auf jahrzehntelanger Erfahrung und intensiver Forschungsarbeit, unterstützt durch umfangreiche Simulationen und Tests. Besondere Anforderungen im Hinblick auf lange Lebensdauer und Salznebelbeständigkeit (Korrosionsschutzklasse C5M nach DIN EN ISO 12944) werden erfüllt – der Ventilator ist also für eine Anwendung in Küstennähe mit hoher Salzbelastung geeignet.

Wandring
© ebm-papst

Beim Einbau eines Axialventilators ohne Wandring sind die Strömungsverluste enorm (links). Durch die Verwendung eines Wandrings kann die Luftleistung im Arbeitsbereich deutlich erhöht werden.

Wandring erhöht Effizienz

Bei den Plug&Play-fähigen Kompletteinheiten aus Wandring, HyBlade-Laufrad, GreenTech-EC-Motor mit integrierter Elektronik oder AC-Asynchron-Motor und saugseitigem Schutzgitter sind alle Komponenten aufeinander abgestimmt. Aerodynamische Optimierungen verringern Luftverwirbelungen und das Betriebsgeräusch. Beide Motortypen entsprechen den Anforderungen der aktuellen Ökodesign-Richtlinie.

Beim Laufrad ermöglicht die Verbindung einer Aluminium-Trägerstruktur mit einer Hülle aus glasfaserverstärktem Kunststoff eine strömungstechnisch optimierte Form. Im Vergleich mit herkömmlichen Flügeln resultieren eine enorme Geräuschreduzierung und höhere Wirkungsgrade.
Die Motorhalterung ist saugseitig angeordnet und bietet gleichzeitig eine Berührschutzfunktion. Druckseitige Schutzgitter sind ebenfalls als Zubehörteil erhältlich.

Die Schutzgitter und der Wandring bestehen aus feuerstückverzinktem und zusätzlich beschichtetem Stahlblech. Druckseitig dient eine umlaufende, angeformte Flanschfläche der direkten Befestigung am Radiator. Vor allem wenn Ventilatoren freiblasend arbeiten (wie bei ölgekühlten Transformatoren üblich), ist die positive Wirkung eines solchen Wandrings enorm. Er verringert die sonst entstehenden Luftverwirbelungen, steigert dadurch die Luftdurchsatzmenge und damit die Effizienz des Ventilators.

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1. Ventilatoren für ölgekühlte Leistungstransformatoren
2. Drehzahlregelung für bedarfsgerechte Kühlung

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