Auswahl von Trockentransformatoren für Hochhäuser: Ein umfassender Leitfaden zur Brand sicherheit und Dimensionierung

Hochhäuser stellen aufgrund ihrer komplexen Struktur, hohen Bevölkerungsdichte, großen Stromverbrauchs und hohen Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Stromversorgung strenge Anforderungen an die Auswahl zentraler Stromverteilungsausrüstung. Trockentransformatoren weisen Kernvorteile wie ölfreiheit, flammhemmende Eigenschaften und geringe Baugröße auf und sind daher zur bevorzugten Ausrüstung für Stromverteilungssysteme in Hochhäusern geworden. Dieser Artikel bietet einen fachlichen Auswahl-Leitfaden für die ingenieurtechnische Planung und die Projektbeschaffung aus zwei zentralen Perspektiven: Brandschutz und Leistungsdimensionierung.

---

i. Brandschutz: Warum müssen Hochhäuser Trockengeschaltete Transformatoren

Hochhäuser stellen die höchsten Anforderungen an den Brandschutz unter allen Anwendungsszenarien dar. Gemäß Artikel 4.3.5 der „Richtlinie für die elektrische Planung von Gebäuden für zivile Zwecke“ (GB51348-2019) handelt es sich hierbei um eine **zwingende Vorschrift**: Die in Gebäuden für zivile Zwecke installierten Transformatoren müssen Trockentransformatoren, gasisolierte Transformatoren oder nicht brennbare flüssigkeitsgekühlte Transformatoren sein.

Die zugrundeliegende Logik dieser verbindlichen Regelung ist klar auf Sicherheitsaspekte ausgerichtet: Ölimprägnierte Transformatoren enthalten große Mengen brennbaren Isolieröls. Bei Windungsschlusskurzschlüssen oder Überlastungsfehlern kann es zur Gasentwicklung sowie zu Bränden oder sogar Explosionen kommen. Trockentransformator hingegen nutzen Luft oder vergossenes Epoxidharz als Isoliermedium; ihr ölfreies Design beseitigt grundsätzlich die Risiken von Ölaustritt und ölbedingten Bränden. In Hochhäusern mit großer Menschenmenge und erschwerter Evakuierung stellt die Wahl von Trockentransformator eine grundlegende Sicherheitsgarantie für Leben und Sachwerte dar.

Auswahl- und Umsetzungshinweise:

– Werden sie in kritischen Bereichen wie Feuerwehrverteilkammern oder zentralen Rechenräumen installiert, sind feuerbeständige Trockentransformator vorzuziehen. Ihre Wicklungen, Kerne und sonstigen Komponenten wurden einer feuerbeständigen Verstärkungsbehandlung unterzogen.

– Für Orte mit hohen Anforderungen an die Feuerbeständigkeit muss die Brandverhaltensklasse des Transformators F1 erreichen.

– Isoliermaterialien sollten schwerentflammbar oder nicht brennbar sein. Isoliermaterialien der Klasse F (zulässige Höchsttemperatur 155 °C) und der Klasse H (180 °C) sind die üblichen Wahlmöglichkeiten. Davon weisen Materialien der Klasse H eine größere thermische Belastbarkeitsreserve auf und eignen sich besonders für geschlossene Verteilräume mit schlechter Lüftung.

---

iI. Leistungsdimensionierung für Trockener Transformator : Wie die Lastanforderungen von Hochhäusern präzise abgestimmt werden

Die Leistungsdimensionierung von Trockentransformatoren wirkt sich unmittelbar auf die Zuverlässigkeit der Stromversorgung und den wirtschaftlichen Betrieb aus. Sie erfordert eine umfassende Betrachtung sowohl aus Sicht der Lastberechnung als auch aus Sicht der Konfigurationsstrategie.

1. Lastberechnung und Leistungsbestimmung

Der erste Schritt bei der Auswahl der Transformatorleistung besteht darin, die gesamte berechnete Last des Gebäudes zu ermitteln. Die elektrische Last von Hochhäusern ist komplex und umfasst Beleuchtung, Klimaanlagen, Aufzüge, Wasserversorgung und -entsorgung, Brandschutzanlagen sowie intelligente Sicherheitssysteme usw. Die Leistung ist auf Grundlage der berechneten Last zu bestimmen, d. h. die Nennleistung des Transformators darf nicht geringer als die berechnete Last sein.

Für Hochhäuser werden im Allgemeinen Verteiltransformatoren mit der Verkettungsgruppe Dyn11 gewählt. Dies liegt daran, dass diese Gruppe effektiv die 3. Oberschwingung unterdrückt und die Nullsequenzimpedanz verringert, was deutliche Vorteile bei der Verbesserung der Empfindlichkeit des einphasigen Kurzschlussschutzes bietet.

Wichtige Aspekte bei der Geräteauswahl:

– Es wird empfohlen, beim Auswählen eine Lastreserve von 15 % bis 20 % einzuplanen, um einen langfristigen Überlastbetrieb während Spitzenlastzeiten zu vermeiden.

- Die langfristige Betriebslast des Transformators sollte 85 % nicht überschreiten, um einen wirtschaftlichen Betrieb sicherzustellen.

- Bei Vorhandensein von Lasten der ersten und zweiten Priorität (z. B. Brandschutzsysteme, Aufzüge, Notbeleuchtung) verlangen die Vorschriften die Installation von mindestens zwei Transformatoren. Falls einer davon ausfällt, müssen die verbleibenden Transformatoren die gesamte Leistungsversorgung für alle Lasten der ersten und zweiten Priorität gewährleisten.

2. Obere Grenze der Einzelgeräte-Kapazität und Redundanzkonfiguration

Die Kapazität eines Transformators ist nicht zwangsläufig umso besser, je größer sie ist. Die Vorschriften legen klare Obergrenzen für die Kapazität eines einzelnen Geräts fest.

Bei einer Niederspannungsseite von 0,4 kV darf die Kapazität eines einzelnen Transformators 1250 kVA nicht überschreiten; bei nur einem Transformator darf diese ebenfalls 1250 kVA nicht überschreiten.

Für Hochhäuser oder Projekte mit besonders konzentrierten Lasten wird empfohlen, mehrere Transformatoren im separaten Betriebsmodus einzusetzen, beispielsweise zwei Transformatoren mit je 800 kVA oder drei Transformatoren mit je 500 kVA. Dadurch kann nicht nur die gesamte Lastanforderung erfüllt werden, sondern auch eine Lastverteilung sowie eine redundante Stromversorgung erreicht werden.

3. Rationale Nutzung der Überlastkapazität

Trockentransformatoren verfügen über eine bestimmte kurzfristige Überlastkapazität, die jedoch wissenschaftlich genutzt werden muss. Unter natürlicher Luftkühlung (AN) kann der Transformator über längere Zeit kontinuierlich mit der Nennleistung betrieben werden; mit einem optionalen Zwangsluftkühlsystem (AF) lässt sich die Ausgangsleistung vorübergehend um 50 % steigern – dies stellt jedoch eine Notmaßnahme dar und darf nicht als Dauerbetriebsmodus genutzt werden.

Auswahl- und Umsetzungshinweise:

– Für Standorte mit erheblichen Lastunterschieden zwischen Tag und Nacht (z. B. Klimaanlagen und Beleuchtung) kann bei der Auswahl die Überlastfähigkeit trockener Transformatoren angemessen genutzt werden. Es muss jedoch ein vollständiges Temperaturüberwachungssystem vorhanden sein.

– Bei Überlastbetrieb des Transformators ist die Wicklungstemperatur in Echtzeit zu überwachen. Die Alarmtemperatur für Transformatoren mit F-Klasse-Isolierung beträgt 130 °C, die Auslösetemperatur 150 °C.

---

iII. Schnellreferenztabelle zur Modellauswahl

---

ⅳ. Schlussfolgerung

Bei der Auswahl von Trockentransformatoren für Hochhäuser steht die Abwägung der drei Ziele **Brandschutz, Versorgungssicherheit sowie Energieeinsparung und Wirtschaftlichkeit** im Vordergrund. Die gesetzlich vorgeschriebene Anforderung nach „trockenen“ Transformatoren stellt die Sicherheitsgrundlage sicher, während die Leistungsdimensionierung entscheidend für einen langfristig wirtschaftlichen Betrieb ist. In konkreten Projekten wird empfohlen, die endgültige Lösung ganzheitlich unter Berücksichtigung der spezifischen Lastprofile des Gebäudes, der räumlichen Gegebenheiten im Verteilerraum sowie der Vorgaben des örtlichen Stromversorgers zu ermitteln.

Jiangsu Unita Electric Equipment Co., Ltd. (JSZONMA) kann Ihnen passende Produkte für Ihr Projekt entsprechend Ihren Anforderungen liefern. Für weitere Informationen stehen wir Ihnen gerne zur Verfügung.