Erdungstransformatoren: künstlicher Sternpunkt für sichere Netzerdung
In vielen Mittelspannungsnetzen und industriellen Eigenerzeugungsanlagen liegt keine geerdete Sternpunktwicklung vor – etwa bei Dreieckschaltung oder bei Generatoren und Wechselrichtern ohne eigenen Sternpunkt. Ein Erdungstransformator schafft in diesem Fall künstlich einen Sternpunkt, an dem eine kontrollierte Erdung oder Erdschlusskompensation angeschlossen werden kann.
Warum ein künstlicher Sternpunkt notwendig ist
Ohne geerdeten Sternpunkt lassen sich Erdschlüsse im Netz nur eingeschränkt erkennen und selektiv abschalten. Das gefährdet sowohl Personen als auch Betriebsmittel und erschwert die Koordination der Schutztechnik. Ein Erdungstransformator stellt den notwendigen Bezugspunkt für die Sternpunktbehandlung bereit und ist damit ein zentraler Baustein für die Netz- und Anlagensicherheit.
Einsatzbereiche für Erdungstransformatoren
- Industrienetze ohne geerdeten Sternpunkt: etwa bei Dreieckschaltung auf der Mittelspannungsseite.
- Eigenerzeugungsanlagen: PV-, Wind- und Batteriespeicheranlagen, insbesondere im Inselbetrieb.
- Schiffs- und Offshore-Anwendungen: Netze mit eigenständiger Sternpunktbehandlung.
- Netzkupplungen: zwischen Erzeugungsanlage und öffentlichem Verteilnetz.
- Nachrüstung von Bestandsanlagen: Verbesserung der Erdschlusssicherheit bei bestehenden Netzen.
Sternpunktbehandlung: isoliert, kompensiert oder niederohmig geerdet
Je nach Netzkonzept wird der über den Erdungstransformator gebildete Sternpunkt unterschiedlich behandelt: isoliert, niederohmig geerdet oder über eine Erdschlussspule (Petersen-Spule) kompensiert. Die Wahl beeinflusst maßgeblich die Höhe möglicher Erdschlussströme sowie die Auslegung der nachgeschalteten Schutztechnik. Wir beraten Sie, welches Konzept für Ihr Netz und Ihre Betriebsführung geeignet ist.
Auslegung und Bauart
Erdungstransformatoren werden meist in Zickzackschaltung (Zn) ausgeführt, da diese Bauform besonders effektiv einen niederohmigen Pfad für Nullsystemströme schafft. Da im Normalbetrieb kaum Dauerlast anliegt, sind Erdungstransformatoren häufig für Kurzzeitbetrieb ausgelegt. Ergänzend lassen sich Erdungstransformatoren mit Erdschlussspulen und modernen Trafoschutzrelais kombinieren.
Technische Eckdaten
- Schaltung: in der Regel Zickzackschaltung (Zn) zur Bildung des künstlichen Sternpunkts.
- Belastungsart: häufig für Kurzzeit- statt Dauerbetrieb ausgelegt.
- Kombination: mit Erdschlussspule (Petersen-Spule) oder Erdungswiderstand möglich.
- Normkonformität: einschlägige IEC- und EN-Normen für Erdungs- und Leistungstransformatoren.
Ablauf von der Anfrage bis zur Inbetriebnahme
- Netzanalyse: Klärung der bestehenden Sternpunktbehandlung und Erdschlussverhältnisse.
- Auslegung und Angebot: Dimensionierung von Erdungstransformator und Sternpunktbehandlung.
- Fertigung: normgerechte Herstellung, ggf. inklusive Erdschlussspule.
- Lieferung: koordinierte Anlieferung zum Einsatzort.
- Inbetriebnahme: Prüfung, Messung und Abstimmung mit der Schutztechnik.
Häufige Fragen zu Erdungstransformatoren
Was ist der Unterschied zwischen einem Erdungstransformator und einem normalen Verteiltransformator?
Ein Verteiltransformator überträgt im Dauerbetrieb elektrische Leistung zwischen zwei Spannungsebenen. Ein Erdungstransformator dient dagegen primär dazu, einen künstlichen Sternpunkt für die Netzerdung bereitzustellen, und wird im Normalbetrieb kaum belastet.
Muss ein Erdungstransformator dauerhaft belastbar sein?
In den meisten Fällen nicht. Erdungstransformatoren führen im ungestörten Betrieb kaum Strom und werden daher häufig für Kurzzeitbetrieb im Fehlerfall ausgelegt, nicht für dauerhafte Nennlast.
Wird der Erdungstransformator mit einer Erdschlussspule kombiniert?
Häufig ja. In kompensierten Netzen wird am künstlichen Sternpunkt des Erdungstransformators eine Erdschlussspule (Petersen-Spule) angeschlossen, um den kapazitiven Erdschlussstrom zu kompensieren.