Moderne Stromnetze mit erneuerbaren Energiequellen und dynamischen Lasten erzeugen enorme thermische Belastungen für Transformatordurchführungen – mit kritischen Hotspots, die die Kapazität begrenzen und die Lebensdauer verkürzen. Unsere bewährte Heat-Pipe-Technologie beseitigt genau diese thermischen Engpässe: Sie ermöglicht bis zu 49 % höhere Lastkapazität, verlängert die Lebensdauer der Anlagen und sorgt für zuverlässigen Betrieb – selbst unter anspruchsvollsten Netzbedingungen.
Die zentralen Herausforderungen moderner Stromnetze
Veränderte Lastmuster
Moderne Stromnetze stehen vor wachsenden elektrischen Anforderungen und erheblichen Leistungsschwankungen durch erneuerbare Energiequellen – mit kontinuierlicher thermischer Belastung als Folge. Steigende Spitzenlasten durch Unternehmenswachstum und Geräteausfälle führen zu Überlastsituationen, während die zyklische Natur erneuerbarer Energien die Durchführungsisolierung dauerhaft thermisch beansprucht.
Grenzen bestehender Anlagen
Hohe elektrische Lasten beschleunigen die Alterung von Komponenten und erhöhen das Risiko langwieriger Stromausfälle und kostspieliger Reparaturen. Durchführungen sind dabei zu einem kritischen Engpass für die Überlastfähigkeit von Transformatoren geworden – und schränken so die Flexibilität und Zuverlässigkeit des Netzes ein.
Herausforderungen bei Trockendurchführungen
Trockendurchführungen leiden unter ungleichmäßiger Temperaturverteilung, die gefährliche Hotspots im Flanschbereich erzeugt. Das Epoxidharz wirkt als thermische Barriere, hemmt die Wärmeabgabe und verhindert eine optimale Leiternutzung – was letztlich die Stromtragfähigkeit begrenzt.
Die Lösung:
Heat-Pipe-Technologie
Die Heat-Pipe-Technologie nutzt den Skineffekt: Bei 50/60-Hz-Frequenzen fließt der Strom nur durch die äußeren 10–12 mm eines Leiters – das Innere bleibt frei für das Thermomanagement. Dieses innovative Design ersetzt den klassischen Vollleiter durch ein dickwandiges, versiegeltes Rohr, das mit umweltfreundlicher Flüssigkeit gefüllt ist. So entsteht ein hocheffizientes Wärmetransportsystem – innerhalb des bestehenden Leiterraums.
Die Heat-Pipe-Lösung ermöglicht bis zu 49 % höhere Lastkapazität im gleichen Einbauraum, verlängert die Lebensdauer von Durchführungen mit häufigen Lastwechseln und lässt sich als Nachrüstlösung in bestehende Transformatoren integrieren. Sie reduziert den CO₂-Fußabdruck durch optimierten Materialeinsatz und arbeitet vollständig passiv – ohne externe Stromversorgung oder Steuerungssysteme – bei identischer elektrischer Leistung wie Standarddurchführungen.
So funktioniert es
Heat Pipe in Zahlen
0
Temperaturanstieg in der Durchführ
0
UHVDC-Installationen
0 +
AC-Durchführungen – aktuell in Betrieb
Die wichtigsten Vorteile der Heat-Pipe
Umweltvorteile
Trotz höherer Anfangsinvestition reduziert das Heat-Pipe-Design den gesamten CO₂-Fußabdruck – durch optimierten Materialeinsatz und gesteigerte Effizienz. Das System arbeitet vollständig passiv, ohne externe Energiequellen oder Steuerungssysteme. Eine nachhaltige Lösung, die Energieverbrauch senkt und gleichzeitig die Leistung steigert.
Betriebliche Vorteile
Die Heat-Pipe-Technologie liefert höhere Überlastkapazität im gleichen Einbauraum – mit zusätzlichen Sicherheitsreserven für Überlastsituationen oder höhere Nennströme, ganz ohne physische Anpassungen. Durchführungen mit häufigen Lastwechseln werden durch das verbesserte Thermomanagement deutlich schonender betrieben – für eine spürbar längere Lebensdauer.
Technische Zuverlässigkeit
Die Heat-Pipe-Technologie bietet identische elektrische Leistung und bewährte Spannungssteuerung wie Standarddurchführungen – für eine nahtlose Integration in bestehende Systeme. Sie ermöglicht einen widerstandsfähigen Transformatorbetrieb mit dynamischer Überlastfähigkeit, ohne größere Durchführungsgrößen zu erfordern. Das gibt Netzbetreibern mehr Flexibilität und Zuverlässigkeit – auch unter anspruchsvollen Betriebsbedingungen.
Thermische Betriebsvorteile und Leistungsvalidierung
Umfassende Tests mit einer 420-kV-2500-A-Durchführung belegen die Wirksamkeit der Heat Pipe eindrucksvoll: Standarddurchführungen zeigen Hotspot-Temperaturanstiege von rund 88 K mit deutlichem Temperaturgefälle zur Freiluftseite. Heat-Pipe-Durchführungen hingegen halten eine gleichmäßige Verteilung von 60–70 K über den gesamten Aktivteil aufrecht. Die Heat Pipe eliminiert problematische Temperaturgradienten und erzeugt einen nahezu homogenen Temperaturanstieg über die gesamte Durchführung.
Für noch mehr Leistung kann optional ein Kühlkörper am oberen Ende der Durchführung montiert werden – mit einer Verlängerung von ca. 100 mm. Diese Kombination optimiert das Thermomanagement: Die Heat Pipe verbessert den internen Energietransport, der Kühlkörper maximiert die externe Wärmeabgabe. Alle Standardanschlüsse bleiben erhalten – lediglich der innere Leiter wird durch die umweltfreundliche Heat Pipe ersetzt. Das Ergebnis: nahtlose Integration und überlegene Leistung bei identischen Abmessungen.
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Dr. Bernhard Heil
Manager Engineering, HSP Germany
