Trafo-Parallelschaltung
Prüfen Sie die Parallelschaltbedingungen von Transformatoren nach IEC 60076. Mit Schaltgruppen-Kompatibilität, uk-Differenz und Lastverteilungs-Berechnung.
Trafo-Parallelschaltung nach IEC 60076
Die Parallelschaltung von Transformatoren ermöglicht Leistungserhöhung und Redundanz. Damit keine unzulässigen Ausgleichsströme fließen, müssen bestimmte Bedingungen erfüllt sein.
Parallelschaltbedingungen
| Bedingung | Anforderung | Folge bei Verletzung |
|---|---|---|
| Schaltgruppe | Gleich oder kompatibel | Kurzschluss durch Phasenversatz |
| Leistungsverhältnis | ≤ 2:1 | Ungleiche Lastverteilung |
| uk-Differenz | ≤ 10% | Überlastung eines Trafos |
| Spannungen | Übersetzungen gleich | Ausgleichsstrom im Leerlauf |
Schaltgruppen-Kompatibilität
| Schaltgruppe | Phasenwinkel | Kompatibel mit |
|---|---|---|
| Dyn5 | -150° | Dyn5 |
| Dyn11 | +30° | Dyn11, Yd11, YNd11 |
| Yyn0 | 0° | Yyn0, Dd0 |
| Yd5 | -150° | Dyn5 (gleiches Zeigerbild) |
| Dd0 | 0° | Yyn0, Dd0 |
Wichtig: Schaltgruppen mit unterschiedlichem Phasenwinkel dürfen niemals parallel geschaltet werden – es würde ein Kurzschluss entstehen!
Lastverteilung bei Parallelschaltung
Die Lastverteilung erfolgt umgekehrt proportional zur relativen Kurzschlussimpedanz:
LastAnteil_n = (Sn / uk_n) / Σ(Si / uk_i)
Beispiel:
- Trafo 1: 400 kVA, uk = 4%
- Trafo 2: 630 kVA, uk = 6%
Last 1: (400/4) / (400/4 + 630/6) = 100 / 205 = 48.8% Last 2: (630/6) / 205 = 105 / 205 = 51.2%
→ Trotz größerer Leistung übernimmt Trafo 2 nur minimal mehr Last.
Nutzbare Gesamtleistung
Durch ungleiche Lastverteilung kann die theoretische Summenleistung nicht voll ausgenutzt werden:
| Trafo-Kombination | Theoretisch | Nutzbar | Verlust |
|---|---|---|---|
| 400 + 400 kVA (uk gleich) | 800 kVA | 800 kVA | 0% |
| 400 + 630 kVA (uk 4%/6%) | 1030 kVA | ~880 kVA | 15% |
| 400 + 800 kVA (uk 4%/6%) | 1200 kVA | ~970 kVA | 19% |
Anwendungsbereiche
- Kapazitätserweiterung bestehender Stationen
- Redundanzplanung für kritische Versorgung
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtung bei Erweiterung
- Prüfung bestehender Parallelanlagen
- Ersatztrafo-Auswahl bei Ausfall
- Netzberechnungen mit Parallelspeisung
Häufig gestellte Fragen
Nein! Dyn5 hat einen Phasenwinkel von -150° und Dyn11 einen von +30°. Die Differenz von 180° würde bei Parallelschaltung einen Kurzschluss verursachen. Nur Trafos mit gleichem Phasenwinkel (gleiche Kennziffer der Schaltgruppe) sind parallelschaltbar.
Bei unterschiedlichen uk-Werten verteilt sich die Last ungleich: Der Trafo mit niedrigerem uk übernimmt proportional mehr Last. Er erreicht seine Bemessungsleistung früher und begrenzt damit die gesamte nutzbare Leistung. Nur bei identischen Trafos (gleiche uk) ist die volle Summenleistung verfügbar.
Technisch ist es möglich, aber unwirtschaftlich. Bei 15% uk-Differenz verliert man ca. 20-25% der theoretischen Gesamtleistung. Zudem muss die Schutzkoordination angepasst werden. Besser: Trafo mit angepasstem uk wählen oder eigenen Abzweig vorsehen.
Bei unterschiedlichen Sekundärspannungen (z.B. 400V vs. 410V) fließt ein Ausgleichsstrom im Leerlauf, der die Trafos erwärmt und Verluste verursacht. Die relative Spannungsdifferenz sollte unter 0.5% liegen. Bei Stufenschaltern: gleiche Stufe einstellen.
Bei Parallelschaltung muss der Überstromschutz auf die erhöhten Kurzschlussströme (Summe beider Trafos) eingestellt werden. Die Schutzrelais sind oft als Master/Slave konfiguriert, damit bei einem Fehler beide Trafos gleichzeitig abgeschaltet werden (Kupplung). Alternativ: selektiver Schutz mit Entkupplungsautomatik.