Pictures of the Future      Frühjahr 2008

Außen Eis, innen heiß

Siemens-Transformatoren sind überall auf der Erde im Einsatz. Egal ob Wüste, Tropen oder Polarkreis – sie werden den Einsatzgebieten optimal angepasst.

Der Schneesturm peitscht über die Felder im Norden Finnlands. Selbst stahlverstärkte Hochspannungsleitungen schwanken im heftigen Wind. Die Kabel führen zu einer Anlage, die in der Provinz Oulu den härtesten Wintern trotzt – keine 200 km vom Polarkreis entfernt. Herzstück ist ein 400-MVA-Transformator. Während es stürmt und schneit, wandelt der 392 t schwere Koloss Strom von 400 kV in niedrigere Spannungen um – zuverlässig und effizient seit bereits drei Jahren.

Die Temperaturen betragen hier im Winter bis zu -50 °C. Üblicher Stahl wird bei -40 °C spröde, die Siemens-Konstrukteure setzen daher auf eine spezielle kältefeste Stahllegierung. Sie würde auch bei weniger als -60 °C funktionieren und wäre damit selbst in der Antarktis einsetzbar. Die Dichtungsmaterialien müssen ebenfalls extrem widerstandsfähig sein. "Auch hier setzen wir auf besonders strapazierfähige Komponenten", erläutert Projektleiter Christian Ebert von der Siemens-Division Power Distribution.

Da Schnee oder Eis in die Ventilatoren fallen könnten und so schlimmstenfalls den ganzen Betrieb lahmlegen würden, werden die Lüfter am Trafo so installiert, dass sie von der Seite blasen. Zusätzlich muss sich der Trafo ständig mindestens im Leerlauf befinden – er darf nie abgeschaltet werden. Nur so lässt sich eine zu starke Abkühlung verhindern.

Doch es sind nicht nur eisige Temperaturen, die Betrieb und Material herausfordern. Genauso kritisch sind Belastungsschwankungen durch Temperaturunterschiede. Denn im Sommer kann die Sonne die Umgebung um bis zu 40 °C aufheizen. Für das Trafoöl, das als Isolationsmedium die entstehende Wärme abführt, setzen die Konstrukteure daher 85 t eines hochwertigen Spezialöls ein.

Bei aller Anpassung – einen großen Vorteil haben Eisregionen wie Finnland: "Kälte ist prinzipiell nichts Schlechtes für einen Transformator", sagt Ebert. "Denn die Transformatoren werden ja sehr heiß und müssen so oder so gekühlt werden." Eine niedrige Umgebungstemperatur ist für den aktiven Teil des Transformators damit sogar günstiger als eine hohe – wie etwa in Wüstenregionen.

Sonderanfertigung für Wüsten. In Staaten wie Saudi Arabien stehen deswegen grundsätzlich größere Kühlanlagen. Denn die Hitze kann der Apparat nur über eine große Oberfläche abgeben. Sonnendächer schützen die Geräte außerdem vor direkter Sonneneinstrahlung. Hinzu kommen Strahlschutzbleche, die seitlich an den Schaltschränken angebracht werden und einen Spalt von einigen Zentimetern entstehen lassen. Dort kann die erwärmte Luft hochsteigen und wird separat abgeführt. Neben der Hitze sind es hier auch Staub und Schmutz, die den Geräten zusetzen. Gegen Körner, die bei Sandstürmen das Material erodieren können, benutzen die Ingenieure geätzten Edelstahl, der nicht zerkratzt.

Trotz der Anpassungen an unterschiedlichste klimatische Bedingungen bleibt die Technik der Transformatoren unverändert. "Im Wüstensand steht der gleiche Typ wie in der Tundra", sagt Ebert. "Er wird auf der ganzen Welt eingesetzt." Und das mit Erfolg: Im hohen Norden orderte der finnische Stromversorger Fingrid nach 2004 nun einen Folgeauftrag – für Siemens der größte, den es je aus dem Land am Polarkreis gab. Fingrid will bis 2010 fünf weitere Geräte an verschiedenen Knotenpunkten des nationalen Stromnetzes installieren.

Egal, wo er zum Einsatz kommt: Jeder Transformator muss etliche Testverfahren absolvieren. Zuerst nach seiner Fertigstellung im Transformatorenwerk Nürnberg: Dort durchläuft er in einem Hochspannungsprüffeld einige Tage lang Messungen – etwa Erwärmungsprüfungen oder Blitzstoßspannungen bis 1,3 MV. Nach seiner Ankunft in der Region wird er zwei Wochen lang getestet, bevor er für den Dauerbetrieb eingesetzt wird.

Eigentlich ein vergleichsweise kurzer Zeitraum, wenn man bedenkt, dass von Beginn der Produktion – in der etwa 500 Mitarbeiter beschäftigt sind – bis zur Inbetriebnahme eineinhalb Jahre vergehen können. "Weitaus länger kann ein Trafo dann aber die Stromversorgung sicherstellen", sagt Projektleiter Ebert. "Bei ordentlicher Wartung beträgt die Lebensdauer rund 40 Jahre." Egal wie viele Stürme über Eis- oder Sandwüsten hinwegfegen.
                                                                                                    Daniel Schwarzfischer