Der Betreiber, das U.S. Bureau of Reclamation, nutzt den Austausch, um auf Transformatoren mit Ester als Isolier- und Kühlflüssigkeit umzusteigen. Normalerweise werden hierfür Mineral- oder Silikonöle eingesetzt, die aber umweltschädlich und leicht brennbar sind. Ester dagegen sind biologisch abbaubar und haben einen hohen Flammpunkt. Für das nationale Erholungsgebiet um den Colorado River, in dem das Kraftwerk liegt, stellen Ester-gefüllte Transformatoren deshalb ein deutlich geringeres Umweltrisiko dar.
Ester-isolierte Transformatoren für höchste Spannungen
Der Lake Powell ist flächenmäßig der größte Stausee der USA. Seit 1964 produziert das Kraftwerk in dem rund 200 Meter hohen Staudamm rund fünf Milliarden Kilowattstunden Strom im Jahr. Acht Turbinen treiben Generatoren mit insgesamt 1,3 Gigawatt Leistung an. Sogenannte Step-Up Transformatoren transformieren den erzeugten Strom auf Höchstspannungen für das Übertragungsnetz. Im Rahmen einer Modernisierung wurden in den vergangenen Jahren die Turbinen und Generatoren überholt. Nun steht der Austausch der Transformatoren an. Die 14 neuen, mit Ester isolierten Transformatoren haben eine Leistung von 125 Megavoltampere (MVA) und Ausgangsspannungen von 345 beziehungsweise 230 Kilovolt (kV).
Siemens baut seit 2004 Leistungstransformatoren mit alternativen Isolierflüssigkeiten und ist weltweit führend auf diesem Gebiet. Bis heute ist das Unternehmen der einzige Anbieter solcher Anlagen mit einer Höchstspannung von 420 kV. Transformatoren müssen speziell für die eingesetzten Isolieröle konzipiert werden, denn die Eigenschaften der Ester unterscheiden sich stark von denen herkömmlicher Transformatorenöle. Zum Beispiel haben Ester eine höhere Viskosität, sie sind also zähflüssiger und führen deshalb die Wärme weniger schnell ab. Das wirkt sich auf das Design des Kühlsystems aus. Auch ihre elektrische Festigkeit, also ihre Eigenschaft bis zu bestimmten Spannungen Überschläge zu unterbinden, verhält sich anders bei konventionellen Ölen. Die Wicklungen der Transformatoren und das Design der elektrischen Isolierung muss passend dazu konzipiert werden.
Siemens unterhält eine eigene Forschungsabteilung, wo die thermischen und elektrischen Eigenschaften der Ester und anderer Isolierflüssigkeiten genau untersucht und getestet werden. Unter anderem erforschte Siemens dort auch Ester für Transformatoren für die Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ). Noch ist die umweltfreundliche Technologie in diesem Bereich nicht im Einsatz, aber Siemens könnte bereits HGÜ-Transformatoren bis 500 kV mit Ester füllen.
Kontakt:
Dr. Norbert Aschenbrenner
Redaktion Siemens AG
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