176 FachwissenBahnenergieversorgung 118 (2020) Heft 5 Leistungssteigerung von Traktionstransformatoren in Bahnunterwerken durch erzwungene Kühlung Ronny Arlt, Dresden Die Nennscheinleistung von stationären Traktionstransformatoren lässt sich bei zusätzlichem Einsatz von erzwungenen Kühlungen bei bestimmten Belastungsdauern gegenüber der Scheinleistung bei natürlicher Kühlung (ONAN) steigern. Ausgehend vom simulationsbasierten Ansatz von Zugfahrtsimulation mit Netzberechnung wird die Wirksamkeit beispielhaft für Nah- und Fernverkehrslösungen gezeigt. Im Fall von relativ engen Fahrplantakten lässt sich der Vorteil am besten nutzen. Increased performance of traction transformers in substations by forced cooling The apparent power of stationary traction transformers can be increased by usage of forced cooling at certain traction load durations compared to apparent power of natural cooling (ONAN). The effectivity of applicability is shown for metro and long distance solutions basing on traction simulation with combined network calculation. The advantage can be best used in cases of relative high headways. Accroissement de la puissance des transformateurs de traction dans les sous stations par refroidissement force La puissance apparente d’un transformateur de traction en sous station peut être augmentée par la mise en place de refroidissement forcé pour des durées de charges de traction supérieures à celles admises avec la puissance sous régime ONAN. L’efficacité de cette mesure est montrée pour les réseaux de métro ou de grandes lignes par des simulations de dimensionnement de la traction combinée avec les celles du réseau. Dans le cas de trafic avec un cadencement important, cette disposition peut montrer toute sa pertinence. 1 Einführung In der allgemeinen Energieversorgungstechnik ist der Einsatz von erzwungenen Luft- und Ölkühlungen bei Leistungstransformatoren Stand der Technik, um die mit der Nennscheinleistung verbundenen thermischen Verluste beherrschen zu können. Die dabei im Umkehrschluss erzielte Leistungssteigerung kann im Vergleich zur natürlichen Kühlung bis zu etwa 67% betragen. Auf die Bahntechnik ist diese Art der Leistungssteigerung nur mit Einschränkungen und in Abhängigkeit des Anwendungsfalls übertragbar. Ausgehend von der simulationsbasierten Auslegung von Bahntransformatoren wird gezeigt, welche Bedingungen hinsichtlich zusätzlich erzwungener Kühlung zu berücksichtigen sind und für welche Anwendungsfälle, sprich Nah- oder Fernverkehrslösung, eine zusätzliche Kühlung wirklich wirksam ist. 2 Kühlung von Transformatoren 2.1 Allgemeines Transformatoren sollten grundsätzlich so betrieben werden, dass die zulässigen Temperaturen der entsprechenden Isolierstoffklasse mit Sicherheit nicht erreicht werden, um möglichst lange Lebensdauern zu erreichen. Traktionstransformatoren, die in Bahnunterwerken eingesetzt werden, werden aufgrund ihrer Nennscheinleistung oberhalb von 10MVA und den damit verbundenen Erwärmungen sowie durch die begrenzte Isolationsfestigkeit von Luft bei Betriebsspannungen ab 60 kV generell als Öltransformatoren ausgeführt [1; 2]. Neben der deutlich höheren Isolationsfestigkeit von Öl gegenüber Luft und der höheren Wärmeübergangszahl von Feststoff zu Flüssigkeit ist auch die bessere Wärmeableitung innerhalb des Öls gegenüber einer Luftkühlung der Transformatorwicklungen von Vorteil [2]. Bei größeren Leistungstransformatoren der allgemeinen Energieversorgung werden an der Kesselwandung zusätzlich Radiatoren montiert, deren
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