Dies reicht von der Mittelspannung in lokalen Netzen bis hin zur letztlich beim Verbraucher ankommenden, üblichen Netzspannung für Haushalte und gewerbliche Nutzer auf 240 V oder 120 V.

Da Netzbetreiber nur den tatsächlich an den Endverbraucher gelieferten Strom abrechnen können, gleichzeitig aber auch aus ökologischer Sicht der Übertragungswirkungsgrad möglichst hoch sein soll, ist es von höchster Priorität für die Betreiber die Übertragung über die Stromverteilungs- und Stromübertragungsnetze möglichst verlustfrei zu gestalten. Transformatorenhersteller liefern daher folgende Kennzahlen, um über die Effizienz des Transformators Aufschluss zu geben. Zum einen gibt es die Angabe zu den Leerlaufverlusten, welche anfallen, sobald der Transformator am Stromnetz angeschlossen ist, aber keine Last anliegt. Zum anderen gibt es den Kurzschlusstest, bei welchem im Prüffeld betragsmäßig die gleichen Verluste auftreten, wie bei maximaler Last im realen Betrieb. Überschreitet der Transformator diese festgelegten, garantierten Kennzahlen, kann der Hersteller mit empfindlichen Strafen belegt werden.

Die internationalen Normen IEC 60076 und IEEE C57.12.00, welche die Messmethode zur Ermittlung der Verluste in einem Transformator definieren, legen fest, dass in den Testergebnissen alle Messunsicherheiten enthalten sein müssen. Die Ergebnisse der Verlustmessung setzen sich aus folgenden zwei Komponenten zusammen:
1. den realen Verlusten, die auf die Kern- und Kupferverluste im Transformator selbst zurückzuführen sind, sowie
2. die virtuellen Verluste, welche auf die Unsicherheit des Messsystems zurückzuführen sind.

Die Royal SMIT Transformers B.V. liefert große Hochspannungstransformatoren an Energieerzeugungs- und Energieübertragungsunternehmen in der ganzen Welt. Das Unternehmen gehört zur SGB-Smit-Gruppe und hat seinen Sitz im niederländischen Nijmegen, in welchem es vor mehr als 100 Jahren gegründet wurde.

Neben Phasenschiebertransformatoren und Shunt-Reaktoren ist das Unternehmen für die Entwicklung, die Herstellung, den Vertrieb und die Wartung von Transformatoren mit einer Leistung von etwa 200 MVA bis zu 1200 MVA in einem Spannungsbereich bis 765 kV verantwortlich.

Deren Produkte spielen eine entscheidende Rolle für den zuverlässigen und effizienten Betrieb von Stromnetzen, die bereits hunderte von Millionen privater und gewerblicher Nutzer versorgen.

Jede Kundenanforderung ist einzigartig und fast jeder Transformator wird auftragsbezogen entwickelt und gefertigt. Ein wichtiger Teil des Prozesses ist die genaue Messung der Verlustleistung, um sicherzustellen, dass die Produkte den geforderten Spezifikationen entsprechen. Jeder Prüfstand von Royal Smit ist mit einem dreiphasigen Transformator-Verlustleistungs-Messsystem ausgestattet, das aus Hochspannungs-Referenzkondensatoren, Nullfluss-Stromwandlern und einem dreiphasigen Präzisionsleistungsanalysator von Yokogawa besteht.

Als Royal Smit beschloss einen weiteren Prüfstand einzurichten, bestand die Herausforderung darin, ein neues Testsystem zu entwickeln, in welchem die Messunsicherheit, verursacht durch den Prüfaufbau, im Vergleich zu den realen Transformatorverlusten vernachlässigbar klein ist. Um dies zu erreichen, griff Royal Smit unter anderem auf den „WT 5000 TR“ Präzisionsleistungsanalysator zurück, dessen Vorgängermodell sich in der Vergangenheit bereits bei Royal Smit sehr bewährt hatte.

Die außergewöhnliche Genauigkeit der „WT 5000 TR“-Transformatorversion von nur ±0,008 % bei einem Leistungsfaktor von 1, reduziert die Messunsicherheit auf einen vernachlässigbaren Bruchteil der gesamten, gemessenen Verluste. Der „WT 5000 TR“ bietet die weltweit höchste Genauigkeit, selbst bei sehr kleinen Leistungsfaktoren von 0,001.

Einer der Gründe, der zu dieser hohen Genauigkeit und Langzeitstabilität der „WT 5000 TR“-Transformatorversion beiträgt, ist ein künstliches Alterungsverfahren der Leistungsmodule. Danach wird die Genauigkeit durch eine Kalibrierung bei 53 Hz mit Leistungsfaktoren von 1, 0,5, 0,05, 0,01 und 0,001 verifiziert. Eine zusätzliche Kalibrierung bei Frequenzen bis 100 kHz gewährleistet die erforderliche Messgenauigkeit auch bei verzerrter Kurvenformen, welche bei Strommessungen zur Bestimmung der Leerlaufverluste auftreten können.

Zudem bietet der „WT 5000 TR“ eine intuitive Bedienoberfläche, sowie die Möglichkeit benutzerdefinierte Ereignistrigger und mathematische Berechnungen zu verwenden. Messergebnisse lassen sich numerisch sowie in Kurvenform-, Balken-, Vektor- oder Trenddarstellung anzeigen und über verschiedene Kommunikationsschnittstellen, beispielsweise über GPIB, USB und Ethernet übertragen. Dank der Abwärtskompatibilität beziehungsweise der Unterstützung der Kommunikationsprotokolle von Vorgängermodellen lässt sich der „WT 5000 TR“ sehr einfach auch in ältere Prüfsysteme und die bestehende Software implementieren.

Mit der Verbesserung der 12-Monats-Genauigkeit von ±0,01 % auf die ±0,008 % der „WT 5000 TR“-Transformatorversion konnte Royal Smit die durch den Messaufbau verursachte Messunsicherheit weiter verbessern. Hervorragend ist auch die Linearität der Transformatorversion.

Die Effektivwert-Messbereiche decken Messwerte von 10 % zu 110 % ab und bieten darüber hinaus eine 50 mal höhere Samplingfrequenz und viermal höhere Auflösung als der Vorgänger „WT 3000“.

Kalibrierzertifikate des ISO 17025 akkreditierten Kalibrierlabors von Yokogawa, beweisen die hohe Messgenauigkeit auch bei sehr kleinen Leistungsfaktoren. Deshalb können die Ingenieure von Royal Smit sicher sein, dass mit der WT5000TR Transformatorversion konsequent rückführbare sowie normenkonforme Messungen (IEC 60076-8 und IEEE C57.12.00) an Transformatoren durchgeführt werden. Steven Lauf, Senior Testingenieur bei Royal Smit berichtet: „Der ‚WT 5000 TR‘ arbeitet völlig störungsfrei und die drei Messkanäle, die im Testsystem betrieben werden, müssen kaum justiert werden, auch wenn das Messgerät tagelang in Betrieb ist.“

„Durch den Einsatz der ‚WT 5000 TR‘ Transformatorversion in unserem Testsystem können wir die Eigenschaften eines jeden kundenspezifischen Transformators genauer als je zuvor charakterisieren“, ergänzte Lauf. „Somit können wir unserem Kunden garantiert und belastbar belegen, dass die Verluste unserer Transformatoren kleiner sind als ein Mitbewerber anbieten könnte. Und das mit der Gewissheit, dass wir auch liefern, was wir versprechen.“

Yokogawa Deutschland GmbH
Niederlassung Herrsching, Test- und Messtechnik
Gewerbestraße 17, 82211 Herrsching
Ansprechpartner ist Markus Ottemeier
Tel.: +49 8152 9310-48
markus.ottemeier@yokogawa.com
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Über Yokogawa Test+Measurement
Seit 100 Jahren entwickelt Yokogawa Messlösungen und findet kontinuierlich neue Wege, um Forschungs- und Entwicklungsteams die Werkzeuge zur Verfügung zu stellen, die sie benötigen, um die besten Erkenntnisse aus ihren Messstrategien zu gewinnen. Das Unternehmen hat in seiner Geschichte die genaue Leistungsmessung vorangetrieben und ist Marktführer bei digitalen Leistungsmessgeräten und optischen Spektrumanalysatoren.
Yokogawa-Messinstrumente sind weltweit für ihre hohe Präzision, Qualität, Langlebigkeit und den Service-Support bekannt.
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Über Yokogawa
Yokogawa bietet fortschrittliche Lösungen in den Bereichen Messung, Steuerung und Information für Kunden in einer Vielzahl von Industrien, darunter Energie, Chemie, Materialien, Pharmazie und Lebensmittel. Yokogawa befasst sich mit Kundenfragen zur Optimierung von Produktion, Anlagen und Lieferketten durch den effektiven Einsatz digitaler Technologien, um den Übergang zu autonomen Betriebsabläufen zu ermöglichen.
Gegründet in Tokio im Jahr 1915, arbeitet Yokogawa mit über 17.000 Mitarbeitern in einem globalen Netzwerk von 129 Unternehmen in 60 Ländern daran, eine nachhaltige Gesellschaft zu schaffen.
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