DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE
DIN EN 50629
Energiekennwerte von Großleistungstransformatoren (Um > 36 kV oder Sr ≥ 40 MVA); Deutsche Fassung EN 50629:2015
Energy performance of large power transformers (Um > 36 kV or Sr ≥ 40 MVA); German version EN 50629:2015
Einführungsbeitrag
Diese Europäische Norm wurde im Auftrag der Europäischen Kommission unter dem Mandat EC 24/2011 im Rahmen der Richtlinie 2009/125/EC des Europäischen Parlaments und des Rates vom 21. Oktober 2009 erstellt, die Rahmenbedingungen für die Vorgabe von Ecodesign-Anforderungen in Bezug auf Produkte für den Energiesektor festlegen. Die Leistungstransformatoren mit einer höchsten Spannung für Betriebsmittel Um > 36 kV, die in dieser Norm berücksichtigt werden, haben eine Bemessungsleistung im Bereich zwischen 4 MVA und 1 000 MVA. Es wird berücksichtigt, dass der in dieser Norm beschriebene Ansatz der Energiekenngröße auch auf Transformatoren anwendbar ist, die nicht zum Anwendungsbereich dieser Norm gehören. Für große Leistungstransformatoren ist die Festlegung des Wirkungsgrades basierend auf der übertragenen und der verbrauchten Wirkleistung alleine nicht zur Evaluierung der Energiekenngröße geeignet, da die Verluste entweder konstant (Leerlaufverluste) sind oder vom Strom (Lastverluste) abhängen und daher null ergeben würden, wenn nur Blindleistung übertragen wird. (Die Übertragung von Blindleistung ist sehr wichtig für den Betrieb von Energienetzen). Daher ist die konventionelle Wirkungsgradberechnung für einen Vergleich von Transformatorenauslegungen, die innerhalb eines Spektrums von Betriebsbedingungen eingesetzt werden können, nicht zweckmäßig. Im Allgemeinen ist es bei großen Leistungstransformatoren nicht möglich, optimale Werte für Last und Leerlaufverluste bei einer bestimmten Leistung anzugeben, da eine Vielzahl von unterschiedlichen Anwendungen die Energiekenngröße beeinflusst. Für die Festlegung eines Index für einen spezifischen Transformator, der jedoch innerhalb eines großen Bereichs anwendbar ist und nicht von einer Sekunde zur anderen in Abhängigkeit von den Systembedingungen variiert, muss die Energiekenngröße von Leistungstransformatoren charakterisiert werden. Zu diesem Zweck wurde ein Parameter - der Peak Efficiency Index (PEI) festgelegt. Er basiert auf den Verlusten, verursacht durch die Wirkleistung und die gesamte übertragene Leistung, und ist unabhängig vom Phasenwinkel der Last, vom Lastfaktor und der Nennleistung. Diese Europäische Norm stellt ein Standardverfahren zur Verfügung, um die Energiekenngröße von Leistungstransformatoren mit Hilfe des Peak Efficiency Index zu bewerten, beinhaltet Vergleichswerte für den PEI und erklärt, warum bestimmte Transformatoren Wirkungsgrade aufweisen, die höher oder niedriger sind als die Vergleichswerte. Die Festlegung eines angemessenen Wertes für den minimalen Peak Efficiency Index wird den Wirkungsgrad der gesamten installierten Transformatoren beeinflussen, da jene Einheiten mit niedrigem Wirkungsgrad eliminiert werden, mit Ausnahme von einigen Transformatoren, die speziellen Einschränkungen unterliegen. Mit der Verwendung eines Minimalwertes für den Peak Efficiency Index wird eine Untergrenze für den Wirkungsgrad eines Transformators festgelegt, jedoch ist die Anwendung einer geeigneten Verlustkapitalisierung beim Kauf von Transformatoren Voraussetzung, um den Transformator mit dem wirtschaftlich besten Wirkungsgrad auszuwählen. Benutzer, die sich nicht der Verlustkapitalisierung bedienen, sollten dringend die Vorteile dieser Vorgehensweise prüfen. Bei großen Einheiten über 100 MVA kann der wirtschaftlich erreichbare Wirkungsgrad eines Transformators durch elektrische Kennwerte des Netzes (zum Beispiel Impedanz) sowie spezifische Rahmenbedingungen für Transport und Aufstellung begrenzt sein. Da die betreffenden Einheiten normalerweise von den Betreibern großer Energieübertragungssysteme erworben werden, die in der Regel hohe Verlustkapitalisierungswerte verwenden, entsprechen diese Einheiten von über 100 MVA in Bezug auf den Wirkungsgrad, üblicherweise bereits dem Stand der Technik. Bei Transformatoren mit ungebräuchlicher Auslegung oder mit erheblichen Größen- oder Gewichtsbeschränkungen, kann es aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen unzumutbar sein, die Mindestanforderung in Bezug auf den Wirkungsgrad zu erfüllen. In diesen Fällen ist es zulässig nachzuweisen, dass der höchste zumutbare Wirkungsgrad erreicht wurde. Diese Europäische Norm gilt für neue Dreiphasen- und Einphasen-Leistungstransformatoren mit einer höchsten Spannung für Betriebsmittel über 36 kV und einer Bemessungsleistung größer oder gleich 5 kVA oder einer Bemessungsleistung größer oder gleich 40 MVA, unabhängig von der höchsten Spannung für Betriebsmittel. Zum Anwendungsbereich dieser Europäischen Norm gehören: - die Festlegung geeigneter Energie-Effizienz-Kriterien; - die Festlegung von niedrigsten Wirkungsgraden von neuen Transformatoren, basierend auf der Bewertung der Energieeffizienz des Bestands europäischer Transformatoren, die in den letzten 10 Jahren errichtet wurden; - Vorschläge für höhere Mindestwirkungsgrade, um die Energieeffizienz von neuen Transformatoren zu verbessern; - die Erstellung eines Leitfadens zur Berücksichtigung der Total Cost of Ownership (TCO: Gesamtheit der Kosten über den gesamten Lebenszyklus). Diese Europäische Norm beinhaltet auch ein Formblatt zur Erfassung von Effizienzdaten, um die Daten für zukünftige Vergleiche des Wirkungsgrades zur Verfügung zu stellen. Folgende Transformatoren gehören nicht zum Anwendungsbereich dieser Norm: - Messwandler; - Erdungstransformatoren; - Bahntransformatoren, die auf Fahrzeugen montiert sind; - Anlasstransformatoren, - Prüftransformatoren; - Schweißtransformatoren - explosionsgeschützte und Bergbau-Transformatoren; - Transformatoren für Tiefseeanwendungen. Zuständig ist das DKE/UK 321.2 "Transformatoren, Leistungen und Abmessungen" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE.
