18 Mär
2026
Energeks
Manchmal sind die interessantesten Dinge in der Energietechnik überraschend klein.
Sie stehen vor einem Mittelspannungstransformator, betrachten die Porzellan-Durchführung und sehen ein metallenes Ende.
Auf einer Phase ein Loch.
Auf einer anderen zwei Löcher. Jemand fragt: Ist das ein Fehler? Fehlt da etwas?
Nein. Das ist eine bewusste konstruktive Entscheidung.
In der Welt der Mittelspannungstransformatoren sind solche Details keine Kosmetik.
Es sind Elemente, die die Haltbarkeit der Anlage für die nächsten 30 Jahre Betrieb beeinflussen.
Dort, wo das Kabel auf den Transformator trifft, treffen auch enorme Ströme, elektromagnetische Kräfte und Temperatur aufeinander.
Und genau dort kann ein einziges zusätzliches Loch einen gewaltigen Unterschied machen.
Heute betrachten wir eines der am meisten unterschätzten Bauteile eines Mittelspannungstransformators.
Das Anschlussende der Durchführung und warum es manchmal ein Loch und manchmal zwei Löcher hat.
Wenn Sie Trafostationen planen, an der Montage von Mittelspannungstransformatoren arbeiten, PV-Freiflächenanlagen installieren oder einfach die Energietechnik tiefer verstehen wollen, zeigt Ihnen dieser Artikel etwas Wichtiges.
Sie werden verstehen, warum die Konstruktion des Durchführungsanschlusses kein Zufall ist.
Sie erfahren, wie die Anzahl der Löcher Ströme, Temperatur und Haltbarkeit der Verbindung beeinflusst.
Und warum in der energietechnischen Praxis ein einziges zusätzliches Loch einen Transformator vor Überhitzung bewahren kann.
In diesem Text behandeln wir:
wie eine Mittelspannungstransformator-Durchführung funktioniert und aufgebaut ist
warum Anschlusskontakte ein oder zwei Montagelöcher haben
wie die Anzahl der Schrauben Strom, Temperatur und Kontaktwiderstand beeinflusst
was Verteilnetzbetreiber fordern
welche Montagefehler am häufigsten zu Überhitzung von Verbindungen führen
Es lohnt sich, weiterzulesen, denn das Einzige, was man im Leben anhäufen sollte, ist Wissen!
Lesezeit: etwa 12Minuten
Wie eine Mittelspannungstransformator-Durchführung funktioniert und aufgebaut ist
Bevor wir zu den Montagelöchern selbst kommen, lohnt es sich, die Rolle der Durchführung zu verstehen.
Ein Mittelspannungstransformator arbeitet üblicherweise im Bereich von etwa 6 kV bis 36 kV. Die Wicklungen befinden sich im Inneren eines mit Transformatoröl gefüllten Tanks. Dieses Öl erfüllt zwei Funktionen: Es kühlt die Wicklungen und sorgt für die elektrische Isolierung.
Das Problem tritt an der Stelle auf, wo der Leiter den Tank verlassen muss.
Der Strom muss aus dem Inneren des Transformators nach außen zum Kabel oder zur Sammelschiene gelangen. Gleichzeitig darf es nicht zu einem elektrischen Durchschlag durch das Gehäuse kommen. Der Potenzialunterschied ist enorm.
Deshalb verwendet man Durchführungen.
Eine Transformator-Durchführung ist ein isoliertes Bauteil, meist aus Porzellan oder Verbundmaterial, das den Leiter durch die Wand des Transformatortanks führt. In seinem Inneren befindet sich ein leitfähiger Kern, der mit der Transformatorwicklung verbunden ist.
An der Außenseite der Durchführung befindet sich der Anschlusskontakt.
Ein metallenes Ende, an das das Kabel oder die Sammelschiene angeschlossen wird.
Und genau an diesem Anschlusskontakt taucht das Thema mit einem oder zwei Löchern auf.
Der Durchführungsanschluss, ein kleines Bauteil mit großer Verantwortung
Der Anschlusskontakt der Durchführung ist der Berührungspunkt zweier Welten.
Auf der einen Seite haben wir den Transformator. Ein Gerät, das eine Leistung von mehreren hundert Kilovoltampere bis zu einigen Megavoltampere haben kann.
Auf der anderen Seite das Mittelspannungskabel oder die Sammelschiene, die die Energie weiter ins Netz leitet.
An diesem einzigen Punkt fließen Ströme in der Größenordnung von Hunderten Ampere, manchmal über tausend Ampere. Gleichzeitig müssen die metallischen Kontakte einen sehr geringen Widerstand aufweisen.
Steigt der Kontaktwiderstand auch nur minimal, tritt der Joulesche Effekt auf.
Elektrische Energie beginnt, sich in Wärme umzuwandeln.
Und Wärme ist in der Energietechnik der Feind Nummer eins.
Warum hat der Anschlusskontakt einer Mittelspannungstransformator-Durchführung ein Montageloch?
Die einfachste und gleichzeitig sehr verbreitete Konstruktion des Anschlusskontakts einer Mittelspannungstransformator-Durchführung besitzt ein Montageloch.
Auf den ersten Blick mag dies wie eine minimalistische Lösung erscheinen, aber in Wirklichkeit ist es ein bewusster Kompromiss zwischen elektrischen, mechanischen Anforderungen und der Montagepraxis.
In einer solchen Anordnung wird der Kabelanschluss mit einer Schraube an den Anschlusskontakt geschraubt.
Die Schraube presst das Kabelschuhauge auf die flache Oberfläche des metallenen Anschlusskontakts der Durchführung. Dadurch entsteht eine elektrische Verbindung, über die die Energie vom Transformator weiter zum Mittelspannungskabel fließen kann.
Für viele Anlagen ist diese Lösung völlig ausreichend und wird seit Jahrzehnten in der Verteilungsnetztechnik angewendet.
Um zu verstehen, warum, lohnt ein Blick auf die Größenordnung der Ströme auf der Mittelspannungsseite.
Bei Verteilungstransformatoren mit einer Leistung von mehreren hundert Kilovoltampere sind die Ströme auf der Mittelspannungsseite relativ gering. Dies ergibt sich direkt aus dem Zusammenhang zwischen Leistung, Spannung und Strom.
Ein Transformator mit einer Leistung von 1000 kVA, der in einem 15-kV-Netz arbeitet, erzeugt auf der Mittelspannungsseite einen Strom von etwa 38 Ampere. Selbst bei einem 2500-kVA-Transformator steigt dieser Wert auf etwa 96 Ampere.
Das sind Werte, die aus Sicht der Konstruktion elektrischer Verbindungen relativ klein sind.
Eine fachgerecht ausgeführte Schraubverbindung mit einer Schraube und einer ausreichenden Kontaktfläche überträgt solche Ströme problemlos über viele Betriebsjahre.
Genau deshalb ist die Verwendung eines Anschlusskontakts mit einem Montageloch bei Transformatoren geringerer Leistung eine völlig rationale Lösung.
Eine Schraube sorgt für den erforderlichen Anpressdruck der Kontaktflächen.
Sind die Flächen sauber und das Anzugsdrehmoment der Schraube korrekt, bleibt der Kontaktwiderstand sehr gering. Das bedeutet, dass an der Verbindungsstelle keine nennenswerten Energieverluste oder übermäßige Erwärmung auftreten.
Die Verbindung ist zudem einfach zu montieren. Der Monteur muss einen Kabelschuh anpassen und eine Schraube mit dem richtigen Drehmoment anziehen. Unter Baustellenbedingungen oder bei der Modernisierung einer Trafostation hat dies praktische Bedeutung, da es die Montagezeit verkürzt und das Fehlerrisiko begrenzt.
Der Anschlusskontakt mit einem Loch hat auch konstruktive Vorteile.
Vor allem ist er kompakter. In Containerstationen, wo der Raum zwischen Transformatoren, Schaltanlagen und Kabeln oft sehr begrenzt ist, zählt jeder Zentimeter. Ein kleinerer Anschlusskontakt erleichtert die Kabelführung und die Einhaltung der erforderlichen Isolationsabstände.
Ein zweiter Vorteil ist das geringere Gewicht der gesamten Durchführungsbaugruppe.
Bei Verteilungstransformatoren, die oft in großen Stückzahlen im Netz installiert werden, wird jedes konstruktive Element im Hinblick auf Kosten und Fertigungseinfachheit optimiert. Ein einfacherer Anschlusskontakt bedeutet weniger Material und weniger Fertigungsschritte bei der Herstellung.
Es gibt auch den Aspekt der Kompatibilität mit den üblichen Kabelanschlüssen, die in Mittelspannungsnetzen verwendet werden. In vielen Kabelsystemen sind die standardmäßigen Kabelschuhe genau für Einschraubenverbindungen ausgelegt.
Dadurch ist die Installation schnell und erfordert keine speziellen Zwischenelemente.
In der energietechnischen Praxis ist der Anschlusskontakt mit einem Loch also in mehreren typischen Situationen eine gute Lösung.
Die erste ist ein Transformator mit relativ geringer Leistung, bei dem die Ströme auf der Mittelspannungsseite nicht groß sind. Unter solchen Bedingungen bietet die einzelne Schraubverbindung eine ausreichende Kontaktfläche und mechanische Stabilität.
Die zweite Situation sind Kabelinstallationen, bei denen der Transformator direkt mit einem Mittelspannungskabel verbunden ist, das mit einem Standard-Kabelschuh endet. Das Kabel ist flexibel und erzeugt keine großen mechanischen Belastungen am Anschlusskontakt, daher reicht ein Befestigungspunkt aus.
Die dritte Situation sind Trafostationen mit begrenztem Montageraum. Der kompakte Anschlusskontakt erleichtert die Kabelführung und die Einhaltung sicherer Abstände zwischen den Phasen.
Jedoch erinnern Physik und Betriebserfahrung daran, dass jede Lösung ihre Grenzen hat.
Eine Schraube bedeutet einen Anpresspunkt.
Das bedeutet auch, dass die gesamte Kontaktfläche an einer Stelle zusammengepresst wird. Wird die Verbindung ungenau ausgeführt, kann die Kontaktfläche kleiner sein als angenommen.
Mit steigender Transformatorleistung steigen die Ströme, und mit ihnen steigen die Anforderungen an die Qualität der elektrischen Verbindung.
Irgendwann ist eine einzelne Schraube nicht mehr die optimale Lösung.
Dann kommt die Konstruktion mit zwei Montagelöchern ins Spiel, die es ermöglicht, die mechanische Stabilität zu erhöhen und die Druckverteilung auf der Kontaktfläche zu verbessern.
Und genau dieser Lösung werden wir uns im nächsten Schritt widmen.
Ein Anschlusskontakt einer Mittelspannungstransformator-Durchführung mit einem Montageloch, verwendet in Standard-Kabelverbindungen in MS-Trafostationen. Die Einschrauben-Konstruktion ermöglicht einen schnellen und kompakten Anschluss des Kabelschuhs an die Durchführung des Transformators und gewährleistet eine ausreichende Kontaktfläche für die typischen Betriebsströme in Verteilungstransformatoren. Diese Lösung wird häufig bei Transformatoren kleinerer und mittlerer Leistung, in Kabelinstallationen sowie in Containerstationen eingesetzt, wo Montageeinfachheit und begrenzter Anschlussraum zählen.
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Ab einem bestimmten Punkt ist eine einzelne Schraube nicht mehr die optimale Lösung.
Dann kommt die Konstruktion mit zwei Montagelöchern ins Spiel, die es ermöglicht, die mechanische Stabilität zu erhöhen und die Druckverteilung auf der Kontaktfläche zu verbessern.
Und genau dieser Lösung werden wir uns im nächsten Schritt widmen.
Warum hat die Durchführung eines Mittelspannungstransformators zwei Montagelöcher und wann ist das notwendig?
Ein Anschlusskontakt mit zwei Löchern ist eine Konstruktion, die dort zum Einsatz kommt, wo die elektrischen und mechanischen Anforderungen des Gesamtsystems steigen. Bei Transformatoren mit höherer Leistung sowie in Industrieanlagen ist die einfache Verbindung mit einer Schraube nicht mehr die optimale Lösung.
In einer solchen Anordnung wird der Kabelschuh oder die Kupferschiene mit zwei Schrauben an den Durchführungsanschluss geschraubt. Auf den ersten Blick scheint der Unterschied gering. In Wirklichkeit verändert er jedoch sehr viel im Verhalten der gesamten Verbindung während des mehrjährigen Betriebs des Transformators.
Der erste Vorteil betrifft die mechanische Stabilität.
Bei einem Loch wird der Kabelschuh an einem Punkt angepresst und kann sich minimal um die Schraubenachse drehen. Diese Bewegung ist nicht groß, oft nur Bruchteile eines Millimeters, aber in der Energietechnik haben selbst solche kleinen Veränderungen Bedeutung. Ein Transformator ist im Betrieb kein völlig statisches Element. Es treten Vibrationen des Magnetkerns auf, Temperaturänderungen, die zu Materialausdehnung führen, sowie elektromagnetische Kräfte, die durch Kurzschlussströme erzeugt werden.
Wenn die Verbindung nur einen Befestigungspunkt hat, kann der Kabelschuh mit der Zeit seine Position leicht verändern. Zwei Montagelöcher eliminieren dieses Problem. Der Kabelschuh wird an zwei Punkten fixiert, was eine Rotation praktisch unmöglich macht und die gesamte Verbindung stabilisiert.
Der zweite Vorteil betrifft die Kontaktfläche.
Energieverbindungen funktionieren am besten, wenn die Kontaktfläche zwischen den Metallen so groß wie möglich ist. In der Praxis bedeutet das, dass die leitenden Elemente mit ausreichender Kraft und auf einer möglichst großen Fläche aneinandergepresst werden müssen.
Zwei Schrauben bewirken eine gleichmäßigere Verteilung des Anpressdrucks auf der Fläche des Kabelschuhs oder der Kupferschiene. Dadurch nimmt ein größerer Teil der Metallfläche an der Stromleitung teil. In der Folge sinkt die lokale Stromdichte und die Energieverluste an der Verbindungsstelle werden begrenzt.
Der dritte Vorteil betrifft einen der wichtigsten Parameter jeder elektrischen Verbindung:
DER KONTAKTWIDERSTAND
Der Kontaktwiderstand entsteht immer an der Stelle, wo zwei Leiter mechanisch miteinander verbunden sind. Selbst sehr glatte Metallflächen berühren sich in Wirklichkeit nur an vielen mikroskopisch kleinen Punkten. Je besser der Anpressdruck und je größer die Kontaktfläche, desto geringer der Verbindungswiderstand.
Steigt der Kontaktwiderstand, tritt das Phänomen der Wärmeentwicklung gemäß dem Jouleschen Gesetz auf. Elektrische Energie beginnt, an der Verbindungsstelle in Wärme umgewandelt zu werden.
Um die Größenordnung zu veranschaulichen, betrachten wir ein einfaches Beispiel:
Steigt der Verbindungswiderstand um nur 100 Mikroohm und fließt ein Strom von 600 Ampere durch die Verbindung, beträgt die Verlustleistung etwa 36 Watt an einem einzigen Punkt.
Auf dem Papier erscheint dies als ein kleiner Wert. In der Realität wird diese Energie jedoch auf einer sehr kleinen Metallfläche freigesetzt.
Das bedeutet eine lokale Erwärmung der Verbindung auf Temperaturen, die deutlich über der Umgebungstemperatur liegen. Mit der Zeit kann dies zur Oxidation der Oberflächen, einem weiteren Anstieg des Widerstands und einer beschleunigten Degradation der Verbindung führen.
Zwei Schrauben helfen, den Kontaktwiderstand auf einem minimalen Niveau zu halten, da sie für einen stabilen Anpressdruck und eine größere effektive Kontaktfläche zwischen den Metallen sorgen.
In der Praxis treten Anschlusskontakte mit zwei Löchern am häufigsten in mehreren Situationen auf.
Die erste ist ein Transformator mit höherer Leistung.
Mit steigender Leistung nehmen die Betriebsströme und die Anforderungen an die Qualität der elektrischen Verbindungen zu.
Die zweite Situation sind Verbindungen, die mit Kupferschienen anstelle von Kabeln realisiert werden.
Schienen sind starr und schwer und erfordern daher eine stabilere Befestigung.
Die dritte Situation sind Industrieanlagen oder Trafostationen, die unter schwierigen Betriebsbedingungen arbeiten.
Vibrationen, Temperaturwechsel und hohe Kurzschlussströme machen die mechanische Stabilität der Verbindung kritisch.
In solchen Fällen ist die Verwendung von zwei Montagelöchern am Durchführungsanschluss kein konstruktiver Luxus. Es ist ein konstruktives Element, das die Zuverlässigkeit des gesamten Transformators über einen langen Betriebszeitraum erheblich erhöht.
Ein Anschlusskontakt einer Mittelspannungstransformator-Durchführung mit zwei Montagelöchern, ausgelegt für Verbindungen mit höheren Strombelastungen. Die Zweischrauben-Konstruktion ermöglicht einen stabilen Anschluss des Kabelschuhs oder der Kupferschiene, vergrößert die Kontaktfläche und reduziert den Kontaktwiderstand. Diese Lösung wird am häufigsten bei Transformatoren mit höherer Leistung, in Trafostationen mit Schienenanschluss sowie in Anlagen eingesetzt, die den Anforderungen der Verteilnetzbetreiber entsprechen, wo langfristige Stabilität der Verbindung und Minimierung der Erwärmung der Anschlussstelle entscheidend sind.
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Bei Energeks nehmen wir solche Details ernst. Unsere Mittelspannungstransformatoren können mit verschiedenen Konfigurationen der Durchführungsabschlüsse ausgestattet werden, angepasst an das Stationsprojekt, die Art des Kabelanschlusses und die Anforderungen des Netzbetreibers. Dies betrifft sowohl Einloch- und Zweilochanschlüsse als auch verschiedene in der Energietechnik verwendete Anschlussklemmentypen, wie z.B. TOGA-Lösungen, die je nach Anschlusskonfiguration und Projektstandards ausgewählt werden. Wenn Sie weitere Beispiele für solche Lösungen sehen möchten, besuchen Sie unser Trafos Angebot oder kontaktieren Sie direkt unsere Berater, um eine Lösung genau an Ihre Bedürfnisse anzupassen.
Wie die Anzahl der Schrauben am Anschlusskontakt eines MS-Transformators Strom, Temperatur und Kontaktwiderstand beeinflusst
In der Energietechnik steckt eine gewisse Schönheit im Detail.
Von außen wirkt ein Transformator wie eine massige, ruhige Maschine. Mehrere Tonnen Stahl, ein Magnetkern, ein Öltank. Dabei wird seine Langlebigkeit oft von Elementen bestimmt, die in eine Hand passen. Eines davon ist die Schraubverbindung am Ende der Durchführung.
Auf den ersten Blick scheint der Unterschied zwischen einer und zwei Schrauben eine Kleinigkeit zu sein.
In Wirklichkeit ist es eine Entscheidung, die drei sehr wichtige physikalische Phänomene beeinflusst:
den Stromfluss,
die Temperatur der Verbindung,
und den Kontaktwiderstand.
Und genau diese drei Parameter entscheiden darüber, ob die Verbindung 30 Jahre lang ruhig arbeitet oder nach einigen Saisons erste Ermüdungserscheinungen zeigt.
#1 Beginnen wir mit dem Strom.
Je größer die Leistung des Transformators, desto größer sind die im System auftretenden Ströme. Bei Verteilungstransformatoren mit einer Leistung von mehreren Megavoltampere können die Ströme auf der Mittelspannungsseite Hunderte von Ampere erreichen. Unter solchen Bedingungen beginnt selbst eine kleine Unvollkommenheit an der Kontaktstelle eine Rolle zu spielen.
Der Strom fließt nicht gleichmäßig über die gesamte Metallfläche. Tatsächlich fließt er über viele mikroskopisch kleine Kontaktpunkte, an denen sich die Metalloberflächen tatsächlich berühren. Jeder dieser Punkte trägt einen Teil des Gesamtstroms.
Ist die Kontaktfläche klein, steigt die Stromdichte an diesen Punkten.
Und steigt die Stromdichte, steigt auch die Temperatur.
#2 Das führt uns zum zweiten Phänomen: der Temperatur.
In jeder elektrischen Verbindung entsteht ein Kontaktwiderstand. Selbst in bestausgeführten Verbindungen gibt es einen geringen elektrischen Widerstand, der aus der Mikrostruktur der Metalloberfläche resultiert.
Das Joulesche Gesetz besagt, dass die in Wärme umgewandelte Leistung gleich dem Produkt aus Widerstand und dem Quadrat des Stroms ist. Die Formel ist einfach, aber ihre Konsequenzen sind enorm.
Beträgt der Strom 500 Ampere und der Kontaktwiderstand nur 50 Mikroohm, werden an der Verbindungsstelle etwa 12,5 Watt Wärme erzeugt. Das ist wenig, solange die Wärme auf einer großen Metallfläche verteilt wird.
Das Problem beginnt, wenn der elektrische Kontakt nur auf einen kleinen Teil der Fläche beschränkt ist. Dann konzentriert sich diese Energie an einer Stelle und die Temperatur beginnt zu steigen.
Zwei Schrauben wirken hier wie ein sehr einfaches, aber äußerst effektives ingenieurtechnisches Werkzeug. Sie erhöhen den Anpressdruck und verteilen ihn auf eine größere Fläche. Dadurch steigt die Anzahl der mikroskopischen Kontaktpunkte zwischen den Metallen und der Kontaktwiderstand sinkt.
#3 Das dritte Phänomen ist ebenso interessant: die elektrische Stabilität über die Zeit.
Eine Schraubverbindung ist keine ideal starre Struktur. Während des Transformatorbetriebs treten Temperaturänderungen auf. Das Metall dehnt sich aus und zieht sich zusammen. Der Transformatorkern erzeugt feine magnetostriktive Vibrationen. Bei Kurzschlüssen im Netz treten enorme elektromagnetische Kräfte auf.
Wird die Verbindung nur durch eine Schraube gehalten, kann der Kabelschuh minimal arbeiten. Das sind sehr kleine Bewegungen, oft im Bereich von Zehntelmillimetern. Aber über viele Betriebsjahre hinweg können solche Mikrobewegungen die Qualität des Kontakts allmählich verschlechtern.
Zwei Befestigungspunkte stabilisieren die Verbindung auf völlig andere Weise. Der Kabelschuh wird an zwei Stellen fixiert und der Anpressdruck verteilt sich gleichmäßiger. Die Verbindung ist weniger anfällig für Geometrieänderungen während des Gerätebetriebs.
Daher verwenden Hersteller bei Transformatoren mit höheren Leistungen sehr oft Zweischrauben-Anschlüsse als Standard. Dies betrifft insbesondere Einheiten oberhalb von einigen Megavoltampere, wo die Betriebsströme bereits so groß sind, dass jedes konstruktive Detail zählt.
Eine ähnliche Situation tritt bei Verbindungen mit Sammelschienen auf.
Kupferschienen sind wesentlich schwerer und steifer als Energiekabel. Sie bringen zusätzliche mechanische Belastungen in das System ein, die sich aus ihrem Eigengewicht und den elektromagnetischen Kräften bei Kurzschlüssen ergeben. Zwei Befestigungspunkte ermöglichen es, diese Kräfte zu verteilen und die Transformator-Durchführung vor übermäßigen Spannungen zu schützen.
Fordern Netzbetreiber bei MS-Transformatoren Anschlusskontakte mit zwei Schrauben?
In vielen Projekten ja. Verteilnetzbetreiber verwalten Tausende von Transformatoren, die unter sehr unterschiedlichen Umweltbedingungen arbeiten. Jeder Ausfall wird analysiert und die Erkenntnisse fließen später in die technischen Richtlinien für neue Anlagen ein. Im Laufe der Jahre hat dies in vielen Ländern zur Einführung von Anforderungen für Zweischrauben-Durchführungsanschlüsse in bestimmten Klassen von Mittelspannungstransformatoren geführt.
Die Energietechnik ist ein Bereich, der aus Erfahrung lernt. Jede überhitzte Verbindung, jeder Bericht einer thermografischen Inspektion und jede Analyse eines Netzereignisses wird Teil des Wissens, das später die Planungsstandards beeinflusst.
Wenn man also auf den Anschlusskontakt einer Transformator-Durchführung blickt und zwei Schrauben anstelle einer sieht, steckt dahin oft nicht nur eine Entscheidung des Herstellers, sondern auch die Anforderungen des Netzbetreibers und jahrelange praktische Beobachtungen des Gerätebetriebs in realen Elektroenergiesystemen.
Transformatoren wie der MarkoEco2 werden mit Blick auf den realen Einsatz im Verteilungsnetz entwickelt.
Das bedeutet eines: Sie müssen den Standards des Betreibers entsprechen, noch bevor sie in die Station gelangen.
Deshalb berücksichtigen wir bereits in der Entwurfsphase die technischen Anforderungen der Verteilnetzbetreiber sowie die Investorenspezifikationen. Dies betrifft auch so scheinbar kleine Elemente wie die Konfiguration der Mittelspannungs-Durchführungen oder die Art des Kabelanschlussabschlusses.
In der Praxis bedeutet dies, dass der Transformator genau auf die Bedingungen des jeweiligen Projekts vorbereitet in der Station ankommt.
Dieser Ansatz ist einfach.
Der Transformator sollte das Netz nicht zwingen, sich anzupassen.
Der Transformator sollte an das Netz angepasst sein.
Deshalb sind die Durchführungskonfigurationen, die Anordnung von Ein- oder Zweischraubenanschlüssen und die Verbindungslösungen in Energeks-Transformatoren so konzipiert, dass sie sich problemlos in die Anforderungen der Betreiber und die Praktiken in realen elektrischen Stationen einfügen.
Top 5 Probleme, durch die sich Kabelverbindungen am Mittelspannungstransformator überhitzen
In der Betriebspraxis von Mittelspannungstransformatoren beginnen sehr viele Probleme nicht am Transformator selbst. Sie beginnen an der Verbindung. Der Stelle, wo Kabel oder Schiene auf den Durchführungsanschluss treffen.
Dies ist einer der am stärksten belasteten Punkte im gesamten System. Dort fließen große Ströme, es treten Temperaturänderungen auf, und gleichzeitig ist es eine mechanische Verbindung, die von der Montagequalität abhängt. Daher können kleine Installationsfehler nach einigen Jahren zu Überhitzung, Metalloxidation und im Extremfall sogar zu einem Ausfall führen.
Problem 1: Ungenaue Vorbereitung der Kontaktflächen.
Metallflächen sollten in der Theorie ideal aneinander anliegen. In der Praxis befinden sich auf ihrer Oberfläche Oxidschichten, Verschmutzungen und manchmal sogar eine dünne Farbschicht oder Produktionsrückstände vom Kabelschuh. Werden solche Flächen ohne Reinigung verschraubt, erfolgt der elektrische Kontakt nur an wenigen mikroskopischen Punkten.
In der Folge steigt der Kontaktwiderstand und die Verbindung beginnt sich zu erwärmen. Daher werden bei der professionellen Montage die Kontaktflächen gereinigt und oft auch mit einer speziellen Kontaktpaste geschützt, die die Oxidation hemmt.
Problem 2: Unkorrektes Anzugsdrehmoment der Schraube.
Ein zu schwaches Anziehen führt zu einem unzureichenden Anpressdruck des Kabelschuhs an den Anschlusskontakt. Die Metallflächen liegen dann nicht fest genug aneinander, und der Kontaktwiderstand steigt. Nach einiger Zeit tritt eine Erwärmung der Verbindung auf.
Ein zu starkes Anziehen der Schraube kann hingegen den Kabelschuh verformen oder das Gewinde des Anschlusskontakts beschädigen. Im Extremfall kann es auch zu Rissen in den Isolationselementen der Durchführung führen.
Daher geben die Hersteller von Transformatoren und Kabelschuhen stets das empfohlene Anzugsdrehmoment an. Bei der professionellen Montage werden Drehmomentschlüssel verwendet, um den richtigen Anpressdruck zu erzielen.
Problem 3: Verwendung des falschen Kabelschuhs.
Der Kabelschuh muss sowohl an den Kabelquerschnitt als auch an die Konstruktion des Durchführungsanschlusses angepasst sein. Ein zu kleines Auge führt zu einer falschen Positionierung des Kabelschuhs, während ein zu großes Auge die Kontaktfläche einschränkt. In beiden Fällen erhöht sich der Verbindungswiderstand.
Ein gelegentlich anzutreffendes Problem ist auch die Situation, in der der Anschlusskontakt zwei Montagelöcher hat, bei der Montage aber nur eine Schraube verwendet wird.
Scheinbar funktioniert die Installation einwandfrei. Der Strom fließt, der Transformator arbeitet, und die Installation besteht die technische Abnahme. Doch die Verbindung hat nicht die volle mechanische Stabilität. Der Kabelschuh kann bei Temperaturänderungen oder Vibrationen des Transformators minimal arbeiten.
Nach einigen Betriebsjahren kommt es zur Oxidation der Kontaktfläche und zu einem Temperaturanstieg der Verbindung.
Problem 4: Falsche Kabelführung.
Ein Mittelspannungskabel hat eine große Masse und eine bestimmte Steifigkeit. Wird es im falschen Winkel geführt oder steht es unter Spannung, kann es eine dauerhafte Kraft auf den Durchführungsanschluss ausüben. Langfristig führt dies zu Mikrobewegungen in der Verbindung und einer allmählichen Verschlechterung des elektrischen Kontakts.
Daher werden in professionellen Installationen Kabelhalterungen und geeignete Biegeradien verwendet, die Spannungen auf die Transformator-Durchführung eliminieren.
Problem 5: Fehlende regelmäßige Kontrolle der Verbindungen.
Ein Transformator ist für eine Lebensdauer von mehreren Jahrzehnten ausgelegt. Schraubverbindungen können sich jedoch im Laufe der Zeit durch Temperatureinfluss, Vibrationen und Materialermüdung verändern. Daher werden in vielen Industrieanlagen regelmäßige Inspektionen mit Wärmebildkameras durchgeführt.
Die Wärmebildtechnik ermöglicht es sehr schnell, einen Punkt zu erkennen, an dem die Temperatur höher ist als in den anderen Phasen. Oft ist dies das erste Anzeichen dafür, dass der Kontaktwiderstand zu steigen beginnt und die Verbindung überprüft werden muss.
In der Energietechnik entscheiden sehr oft die kleinen Details über die Zuverlässigkeit der Anlage. Die Kabelverbindung an der Transformator-Durchführung ist einer der Punkte, an denen die Montagequalität einen direkten Einfluss auf die Betriebssicherheit der gesamten Station hat.
Ein kleines Detail, große Physik
Die Geschichte von einem oder zwei Löchern im Durchführungsanschluss erzählt mehr über die Energietechnik, als man denken mag.
Denn dies ist keine Branche für spektakuläre Gesten. Es ist eine Branche der Entscheidungen, die auf den ersten Blick wie Kleinigkeiten aussehen und in der Praxis über Jahrzehnte wirken.
Ein Mittelspannungstransformator bekommt nicht alle paar Jahre eine zweite Chance. Er steht und arbeitet. Tag für Tag. Im Winter, im Sommer, unter Last, nach Kurzschlüssen, in Stille und ohne Beachtung. 30, manchmal 40 Jahre lang.
Und genau deshalb haben solche Details wie die Art der Befestigung des Kabelschuhs Bedeutung. Denn sie entscheiden darüber, ob alles so funktioniert, wie es soll – ohne unnötige Verluste, ohne Überhitzung, ohne Überraschungen.
Wenn Sie also auf einen Durchführungsanschluss mit einem oder zwei Löchern blicken, blicken Sie auf das Ergebnis der Erfahrung einer ganzen Branche. Auf Physik, Tests, Fehler und Schlussfolgerungen, die irgendwann einmal gezogen werden mussten.
Bei Energeks mögen wir diese Denkebene.
Denn wir wissen, dass ein gut konstruierter Transformator nicht nur aus Parametern auf dem Papier besteht, sondern aus der Anpassung an die Realität des Betriebs.
Deshalb können unsere Mittelspannungstransformatoren mit verschiedenen Konfigurationen der Durchführungsabschlüsse ausgestattet werden, angepasst an das Stationsprojekt, die Art des Kabelanschlusses und die Anforderungen des Netzbetreibers.
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Referenzen:
IEEE Power Transformer Handbook, IEEE Press
Electric Power Transformer Engineering, James H. Harlow, CRC Press
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