Anforderungen an Leistungstransformatoren für große Offshore-Windkraftanlagen

Abstract:
Leistungstransformatoren für Offshore-Windkraftanlagen müssen für einen Betrieb von mindestens 25 Jahren unter rauen klimatischen Bedingungen, bei denen sie extremen und ständig wechselnden klimatischen Bedingungen ausgesetzt sind, ausgelegt sein. Salzhaltige und feuchte Luft sowie ständige mechanische Vibrationen durch den Wind stellen die mechanischen Konstrukteure vor zunehmende Herausforderungen. Die hohen Strom- und Spannungsoberschwingungen, die von den in den Gondeln eingebauten Umrichtern, welche die Leistungstransformatoren versorgen, ausgehen, stellen die Elektrokonstrukteure vor bedeutende Herausforderungen, die Größe, Leistung, Wicklungsheißpunkte und Alterung in Einklang bringen müssen. Zuletzt führen enge und beschränke Raumverhältnisse dazu, dass ein kompaktes Design und die Optimierung der internen Anordnung der einzelnen Komponenten von höchster Bedeutung sind. Weitere Schlüsselkomponenten solcher Transformatoren sind die Isolierflüssigkeit sowie das Kühlsystem. Diese müssen sorgfältig ausgewählt und konstruiert werden, um ein sicheres und möglichst kompaktes Design sicherzustellen. Die Wartung von Transformatoren für Offshore-Windkraftanlagen ist ein sehr komplizierter Vorgang. Sie kann nur durch Personal durchgeführt werden, das nicht nur für die jeweilige Aufgabe kompetent ist, sondern auch über eine spezielle Genehmigung und ein besonderes Training für Arbeiten in solchen Offshore-Strukturen unter Offshore-Bedingungen verfügt. In diesem Beitrag werden die unterschiedlichen Herausforderungen vorgestellt, denen sich Transformatorenhersteller bei der Konstruktion von Leistungstransformatoren für Offshore-Anwendungen stellen müssen. Es werden die Anforderungen beim elektrischen und mechanischen Design erörtert und Lösungen vorgestellt. Zudem wird eine optimale Lösung für die Isolierflüssigkeit diskutiert und ein kurzer Überblick über die Wartung und Überwachung solcher speziellen Transformatoren geben.