Ölgefüllter 500-kVA-10-kV-Transformator mit Kupferwicklung für Rechenzentren

Modell:S20-M-500/10 (S13-M-500/10 und S22-M-500/10 optional)

Nennleistung:500 kVA

Phasenanzahl:Dreiphasig

Frequenz:50 Hz / 60 Hz

Bemessungsspannung (Hochspannung/HV):10 kV (11 kV, 12 kV, 13,8 kV, 20 kV optional)

HS-Anzapfbereich:±2 × 2,5 % (im spannungslosen Zustand umschaltbar; ±5 % optional, Laststufenschalter auf Anfrage)

Bemessungsspannung (Niederspannung/LV):0,4 kV (0,415 kV / 0,48 kV / 0,69 kV optional)

Schaltgruppe:Dyn11 (Yyn0 optional)

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Kurze Antwort

Ein 500-kVA-10-kV-Drehstrom-Öltransformator für Rechenzentren ist ein hermetisch abgedichteter Verteiltransformator mit Kupferwicklungen. Er transformiert die 10-kV-Mittelspannung auf 400/415/480 V herunter, um die Eingangsschaltanlagen der USV-Anlagen, die mechanische Kühlung sowie die technische Infrastruktur eines Rechenzentrums zu versorgen. In Rechenzentren werden hermetisch abgedichtete Öltransformatoren häufig für Umspannstationen auf dem Gelände sowie für die Hauptstromversorgung eingesetzt. Da sie über einen Wellwandkessel verfügen, benötigen sie keinen Ölausdehnungsbehälter und machen regelmäßige Wartungsarbeiten am Öl überflüssig. Zudem sind sie in der Lage, die dauerhaft hohe Grundlast durch IT-Racks (die rund um die Uhr in Betrieb sind) zuverlässig zu bewältigen, und sind pro kVA etwa 10–15 % günstiger als Gießharztransformatoren. Für Lasten durch USV-Anlagen und Gleichrichter empfiehlt sich eine Ausführung mit K-13-Faktor und der Schaltgruppe Dyn11.

Produktüberblick

Es handelt sich um einen 500-kVA-Drehstrom-Öltransformator (50/60 Hz) mit einer Primärspannung von 10 kV und einer Sekundärspannung von 0,4 kV (415 V, 480 V oder 690 V auf Anfrage). Sowohl die Hochspannungs- als auch die Niederspannungswicklungen bestehen aus Kupfer. Der aktive Teil befindet sich in einem hermetisch abgedichteten Wellwandkessel aus Stahl – ohne Ölausdehnungsbehälter. Dadurch kommt das Isolieröl nicht mit der Umgebungsluft in Kontakt; es sind weder Probenahmen noch Filterungen oder Nachfüllvorgänge erforderlich. Das Gerät ist über seine gesamte geplante Lebensdauer von 25 Jahren absolut wartungsfrei.

Der Transformator ist speziell für Rechenzentrumsstandorte konzipiert: für Umspannstationen auf dem Gelände, als Einspeisetransformator, für die Hauptstromverteilung oder für Anwendungen in Verbindung mit Photovoltaikanlagen, Speichersystemen oder Notstromversorgungen. Zur Standardausstattung gehören eine Überwachung der Öltemperatur sowie eine RS485/Modbus-RTU-Schnittstelle. Optional ist eine 4G- oder LoRa-DTU (Datenübertragungseinheit) erhältlich, die es ermöglicht, Wicklungs- und Öltemperaturen, Lastströme sowie Spannungen direkt in die Gebäudeleittechnik (GLT), eine DCIM-Plattform oder das SCADA-System des Standorts zu übertragen. Hergestellt gemäß ISO 9001; konzipiert und geprüft nach IEC 60076-1/-2/-3/-5/-10, GB 1094 sowie GB 20052-2024.

Warum Rechenzentren hermetisch gekapselte ölgefüllte Transformatoren gegenüber Trockentransformatoren bevorzugen

Unsere Empfehlung: Für Umspannstationen auf dem Gelände von Rechenzentren, Netzanschluss-Transformatoren oder Hauptverteilungen außerhalb der Serverhallen sollten hermetisch gekapselte, ölgefüllte Transformatoren eingesetzt werden. Gießharz-Trockentransformatoren hingegen sind für elektrische Betriebsräume im Innenbereich, die Serverhallen selbst sowie alle Standorte vorgesehen, an denen der Brandschutz die Verwendung von brennbarem Öl untersagt.

Der Grund hierfür liegt im Dauerbetrieb und in den Kosten. Ein Transformator in einem Rechenzentrum ist rund um die Uhr unter Spannung und trägt – anders als ein typischer Verteiltransformator im öffentlichen Netz – eine hohe und relativ konstante Grundlast, die nahe am Auslegungspunkt liegt. Öl besitzt eine wesentlich höhere thermische Masse als Luft; der Transformatorkessel kann daher thermische Schwankungen, die durch IT-Lasten, Kühlsysteme oder USV-Anlagen entstehen, abpuffern, ohne dass die Temperatur an den heißesten Stellen der Wicklungen (Hotspots) unzulässig ansteigt. Zudem entfallen bei einem hermetisch gekapselten System Betriebskosten (OPEX), die bei der Budgetplanung oft übersehen werden: Es sind weder jährliche Ölproben noch eine Ölfiltration erforderlich, und auch der Austausch von Entlüftungskomponenten (wie Trockenpatronen an einem Ausdehnungsgefäß) entfällt.

Kriterium	Gekapselt, ölgefüllt (dieses Produkt)	Gießharz-Trockentyp	Auswirkung auf das Rechenzentrum
Aufstellung	Freiluft-Station auf dem Gelände, eingezäunt oder ummauert	Elektrischer Betriebsraum innen, Serverraum	In der Regel entscheiden Brandschutzvorschriften und verfügbarer Platz
Brandschutz und Öl	Brennbares Öl – erfordert eine Auffangwanne oder ein Auslaufkonzept gemäß den örtlichen Vorschriften	Selbstverlöschend, kein Öl	Innenaufstellung / unterirdisch → Trockentyp
Dauerhaft hohe Last	Hervorragend – die Wärmekapazität des Öls nimmt die 24/7-Last von IT und Kühlung auf	Geringere Überlastbarkeit, schnellerer Anstieg der Hotspot-Temperatur	Hohe Grundlast spricht für Öl
Wartung	Keine – gekapselt, nie eine Ölprobenentnahme erforderlich	Keine	Die Kapselung streicht eine wiederkehrende OPEX-Position
Kosten pro kVA	Am niedrigsten	Typischerweise 10–15 % höher	Öl gewinnt bei capex-sensiblen Standorten
Oberschwingungen	K-13-Wicklungsauslegung für USV-Gleichrichter	K-Faktor-Ausführungen sind Standard	Beides kann spezifiziert werden – bitte ausdrücklich angeben
Geräusch	≤ 55 dB(A), geräuscharme Ausführung ≤ 50 dB(A)	Etwas leiser	In der Nähe von Büros oder Einzelhandel einen dB-Grenzwert festlegen

Hauptmerkmale

Hermetisch abgedichteter Wellwandkessel – ohne Ausdehnungsgefäß; das Öl kommt zu keinem Zeitpunkt mit Luft in Kontakt. Während der gesamten geplanten Lebensdauer von 25 Jahren sind weder Ölprobenahmen noch Filtration oder Nachfüllen erforderlich – ein Betriebskostenfaktor (OPEX), der bei der Budgetplanung oft übersehen wird.
Ausgelegt für den kontinuierlichen 24/7-Betrieb in Rechenzentren – die ONAN-Kühlung mit hoher thermischer Ölmasse puffert hohe Grundlasten sowie thermische Schwankungen durch IT-, Kühl- und USV-Lasten ab, ohne dass es zu kritischen Temperaturspitzen (Hotspots) in den Wicklungen kommt.
K-13-Wicklungsdesign für den Umgang mit Oberschwingungen – moderne USV-Anlagen (Doppelwandler-Technologie) und Server-Netzteile verursachen häufig einen Oberschwingungsstromanteil (THDi) von 15–30 %. Ein K-13-zertifiziertes Design verhindert hier eine Überhitzung, während ein Standardtransformator in diesem Fall in seiner Leistung reduziert werden müsste oder vorzeitig ausfallen könnte.
Schaltgruppe Dyn11 als Standard – Nullsystem-Ströme und Oberschwingungen der 3. Ordnung werden innerhalb der Dreieckswicklung eingeschlossen und gelangen so nicht zurück in das Versorgungsnetz oder zu anderen Verbrauchern am Standort.
Kupferwicklungen auf Hoch- und Niederspannungsseite – bieten geringere Lastverluste, einen niedrigeren Temperaturanstieg und eine höhere Kurzschlussfestigkeit im Vergleich zu Aluminium; nachgewiesen durch Typprüfungen gemäß IEC 60076-5.
Effizienzklasse 1 oder 2 verfügbar – S22 (geringste Verluste) oder S20 gemäß GB 20052-2024; im 24/7-Betrieb eines Rechenzentrums senkt eine höhere Effizienzklasse direkt die Stromkosten sowie die Kühllast, was den PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) verbessert.
Für den Außenbereich geeignet – Dichtungen aus Fluorkautschuk für einen Temperaturbereich von -25 °C bis +55 °C; optional mit C4-/C5-M-Beschichtung für Standorte in Küstennähe oder Industriegebieten; ausgestattet mit IP54-Anschlusskästen, Diebstahlsicherungen und vandalismusgeschützten Komponenten.
Smart-ready“ für Rechenzentren – Übertragung von Öl- und Wicklungstemperatur, Laststrom und Spannung via RS485/Modbus RTU; optional mit 4G- oder LoRa-Datenübertragungseinheit (DTU) zur Anbindung an ein Gebäudemanagementsystem (BMS), eine DCIM-Plattform oder ein SCADA-System vor Ort.
Erhöhte Überlastfähigkeit – die thermische Masse des Öls fängt Lastspitzen ab (z. B. durch Kühlsysteme oder USV-Transienten), die bei einem Trockentransformator zu einer unzulässigen Erhitzung der Wicklungen führen würden.
Geräuscharm – standardmäßig ≤ 55 dB(A) in 1 m Abstand; für Standorte in der Nähe von Büros oder Einzelhandelsflächen ist eine Ausführung mit geräuschoptimiertem Kern und spezieller Klemmkonstruktion erhältlich, die einen Wert von ≤ 50 dB(A) erreicht.

Typische Anwendungsbereiche

Transformatorenstationen auf Betriebsgeländen sowie Einspeisetransformatoren für Versorgungsanschlüsse
Hauptverteilungen für die Einspeisung in USV-Schaltanlagen
Stromversorgung für Kälteanlagen und Kühlwasserversorgungssysteme
Rechenzentren (Colocation, Cloud und Edge – auf einem Campus oder in Einzelgebäuden)
Integrierte Energiesysteme (Photovoltaik + Batteriespeicher + Netzanschluss) zur Versorgung von Rechenzentrumsflächen
Notstrom- und Reserveverteilungen in Verbindung mit Stromaggregaten
Kompaktstationen (Typ YBW-12) für die schlüsselfertige Stromversorgung von Rechenzentren

Normen und Zertifizierungen

Entwickelt und geprüft gemäß IEC 60076-1 (Allgemeines), IEC 60076-2 (Erwärmung), IEC 60076-3 (Isolationspegel und dielektrische Prüfungen), IEC 60076-5 (Kurzschlussfestigkeit) und IEC 60076-10 (Geräuschpegel) sowie der Normenreihe GB 1094 und GB/T 6451. Die Energieeffizienz entspricht standardmäßig der Klasse 2 gemäß GB 20052-2024; in der Ausführung S22 wird Klasse 1 erreicht. Fertigung gemäß ISO 9001, ISO 14001 und ISO 45001. CE-Konformität ist gegeben; Typprüfberichte unabhängiger Stellen (CNAS-akkreditierte Labore, KEMA oder vergleichbare Institute) sind auf Anfrage erhältlich. Ausgelegt für den Betrieb mit Oberschwingungsbelastung gemäß IEEE C57.110 und IEEE 519.

F1: Welche Transformatorgröße benötigt ein Rechenzentrum?

A: Die Dimensionierung sollte auf der gleichzeitigen Anschlussleistung – bestehend aus USV-Eingangslast, mechanischer Kühlung und sonstiger Infrastruktur – basieren, nicht auf der Summe der auf den Typenschildern angegebenen Nennleistungen. Wenden Sie einen Gleichzeitigkeitsfaktor von 0,7–0,9 an und schlagen Sie 10–20 % für zukünftige Racks auf. Ein 500-kVA-Transformator unterstützt bei einem Leistungsfaktor von 0,85–0,9 typischerweise eine effektive Last von etwa 350–425 kW – dies entspricht in etwa einer USV-Kette oder einem Kühlungsblock für einen mittelgroßen Serverraum.

F2: Benötigen Rechenzentren einen Transformator mit K-Faktor-Einstufung?

A: Für USV-Anlagen und Gleichrichterlasten ist dies in der Praxis zu bejahen. Moderne USV-Anlagen (Doppelwandler-Prinzip) sowie Server-Netzteile erzeugen Oberschwingungsströme; in hochverdichteten Anlagen liegt der gesamte Oberschwingungsstromgehalt (THDi) häufig bei 15–30 %. Diese Oberschwingungsströme führen zu einer stärkeren Erwärmung der Wicklungen, als es die auf dem Typenschild angegebene kVA-Leistung vermuten ließe. Für USV-gespeiste Lasten in Rechenzentren empfiehlt sich ein Transformator der Klasse K-13; bei geringeren, gemischten Lasten kann K-9 ausreichen. Die K-Faktor-Einstufung schützt den Transformator selbst; um die Grenzwerte gemäß IEEE 519 am Netzanschlusspunkt (Point of Common Coupling) einzuhalten, kann dennoch eine aktive Filterung erforderlich sein.

F3: Können ölgefüllte Transformatoren in Rechenzentren eingesetzt werden?

A: Ja, für die Umspannstation auf dem Gelände oder die Hauptstromversorgung – dies ist die übliche und kostengünstigere Lösung. Ölgefüllte Transformatoren sind besser für dauerhaft hohe Grundlasten sowie thermische Schwankungen – bedingt durch IT-Betrieb, Kühlung und USV-Lasten – geeignet als Trockentransformatoren und zudem günstiger pro kVA. Lokale Vorschriften schreiben in der Regel eine Auffangwanne vor. Muss der Transformator innerhalb des Gebäudes – etwa in einem elektrischen Betriebsraum oder unterirdisch – aufgestellt werden, verlangen die meisten Brandschutzbestimmungen stattdessen den Einsatz von Gießharz-Trockentransformatoren.

F4: Ölgefüllte Transformatoren oder Trockentransformatoren für Rechenzentren – was ist besser?

A: Dies hängt vom Aufstellungsort ab. Für die externe Netzanschlussstation oder den Haupttransformator auf dem Gelände sind hermetisch gekapselte, ölgefüllte Transformatoren die bessere Wahl – aufgrund der geringeren Kosten pro kVA sowie ihrer Eignung für Überlasten und den kontinuierlichen 24/7-Betrieb. Für die Innenaufstellung in der Nähe der IT-Last (Serverraum, Technikräume) sind Trockentransformatoren hinsichtlich Brandschutz und Platzbedarf überlegen. Viele Rechenzentren nutzen eine Kombination aus beidem: ölgefüllte Transformatoren im Außenbereich (am Netzanschlusspunkt) und Trockentransformatoren innerhalb des Gebäudes.

F5: Wie beeinflusst der Wirkungsgrad von Transformatoren den PUE-Wert eines Rechenzentrums?

A: Jedes Watt an Leerlauf- oder Lastverlusten stellt sowohl einen elektrischen Verlust als auch eine zusätzliche Kühllast dar. Da der Transformator rund um die Uhr (24/7) bei hoher durchschnittlicher Auslastung betrieben wird, hat die gewählte Effizienzklasse einen größeren Einfluss auf den PUE-Wert als fast jede andere Einzelkomponente: Transformatoren der Klasse 1 (S22) senken im Vergleich zu Klasse 3 sowohl die Stromkosten als auch den Kühlaufwand – und diese Einsparungen summieren sich über die gesamte Lebensdauer der Anlage. Die genauen Verlustwerte und Amortisationszeiten lassen sich anhand von Tabelle 1 der Norm GB 20052-2024 sowie der jeweils geltenden Stromtarife ermitteln.

F6: Was ist der Unterschied zwischen den ölgefüllten Transformatoren der Typen S13, S20 und S22?

A: Hierbei handelt es sich um chinesische Leistungsklassifizierungen, die den drei Energieeffizienzstufen gemäß der Norm GB 20052-2024 entsprechen. Bei einer Nennleistung von 500 kVA weist die Klasse 3 (S13) die höchsten Leerlauf- und Lastverluste auf, während die Klasse 1 (S22) die niedrigsten Werte bietet; die genauen Grenzwerte sind in Tabelle 1 der Norm GB 20052-2024 festgelegt. In einem rund um die Uhr betriebenen Rechenzentrum amortisiert sich der etwas höhere Anschaffungspreis eines Transformators der Klasse 1 durch geringere Strom- und Kühlkosten.

F7: Sind Ausführungen für 480 V oder 690 V erhältlich, und ist ein Betrieb bei 60 Hz möglich?

A: Ja. Die Standard-Sekundärspannung beträgt 400 V für Märkte mit 50 Hz; für 50-Hz-Märkte, die eine Betriebsspannung von 415 V nutzen, ist eine Ausführung für 415 V verfügbar. Für 60-Hz-Märkte – etwa in Amerika, Teilen Asiens und der Golfregion – sind Transformatoren für 480 V erhältlich. 690 V stehen für spezifische industrielle Anwendungen sowie für den Einsatz in Rechenzentren zur Verfügung. Spannungsübersetzung, Stufenschalterbereich, Schaltgruppe und Frequenz können bei der Bestellung individuell konfiguriert werden.

F8: Kann der Transformator in ein Gebäudeleitsystem (BMS) oder eine DCIM-Plattform eingebunden werden?

A: Ja. Zur Standardausstattung gehören eine Öltemperaturanzeige mit Alarm- und Abschaltkontakten sowie eine RS485/Modbus-RTU-Schnittstelle. Optional kann eine 4G- oder LoRa-DTU (Datenübertragungseinheit) integriert werden, die Daten wie Öl- und Wicklungstemperatur, Laststrom, Spannung sowie Alarmzustände an das Gebäudeleitsystem, die DCIM-Plattform oder das SCADA-System vor Ort übermittelt. So können Betreiber die thermischen Reserven einsehen und Kapazitätserweiterungen auf Basis tatsächlicher Lastdaten planen.

F9: Wie lang sind die typischen Lieferzeiten, und wie erfolgt die Verpackung?

A: Die Produktionszeit beträgt in der Regel 3–6 Wochen, abhängig von der Spezifikation, der Spannungsklasse und der Bestellmenge. Dies liegt deutlich unter den Lieferzeiten von mehr als 30 Wochen, die viele Anbieter während der jüngsten Knappheit bei Transformatoren veranschlagten. Die Einheiten werden ölgefüllt und versiegelt auf einer stahlverstärkten Holzpalette geliefert; sie sind in eine feuchtigkeitsundurchlässige Folie eingehüllt, wobei Trockenmittel beigelegt sind. Durchführungen und Kabelkästen sind durch Sperrholz geschützt; zudem sind die Einheiten mit Hebeösen sowie Stoß- und Kippindikatoren ausgestattet. Eine vollständige Exportverpackung aus Sperrholz ist auf Anfrage erhältlich.

Die Anlage wird ölgefüllt und werkseitig versiegelt auf einer stahlverstärkten Holzpalette versendet, umwickelt mit Feuchtigkeitssperrfolie und Trockenmittel. Hoch- und Niederspannungsdurchführungen sowie Kabelkästen sind durch Sperrholzabdeckungen geschützt. Die Palette ist mit Hebeösen und Stoß-/Neigungsanzeigen ausgestattet. Geeignet für See-, Straßen- und Schienentransport; eine vollständige Export-Sperrholzkiste ist auf Anfrage erhältlich. Falls die Bestimmungen am Bestimmungsort dies erfordern, kann die Anlage entleert mit Öl in versiegelten Fässern versendet werden. Endgültiges Bruttogewicht, Kistenabmessungen und Packliste werden vor dem Versand bestätigt.