MONGEMO. Permanent installiertes System zum Teilentladungs-Monitoring an Generatoren und elektrischen Motoren

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1 MONGEMO Permanent installiertes System zum Teilentladungs-Monitoring an Generatoren und elektrischen Motoren

2 Kontinuierliches Monitoring zur Lebensdauerverlängerung Ihrer Masc Turbogeneratoren Hydrogeneratoren Elektromotoren Das Wissen um den Zustand der Ständerisolation ist unverzichtbar Statistischen Daten zufolge gehören Defekte der Ständerisolation zu den häufigsten Ausfallursachen rotierender elektrischen Maschinen. Eine vorschnelle Alterung der Isolation kann vor allem in den Nut- und Endbereichen von Ständerwicklungen auftreten. Sollte der Isolationszustand nicht regelmäßig fachgerecht überwacht werden, können daraus resultierende Fehleinschätzungen zu inadäquaten Wartungsarbeiten führen im schlimmsten Fall auch zum gänzlichen Versagen der Isolation und damit zu kostenintensiven und unvorhergesehenen Stillstandszeiten. Die frühzeitige Erkennung von Teilentladungen hilft Ausfälle zu verhindern Die meisten Defekte lassen sich durch das kontinuierliche Monitoring von Teilentladungen (TE) frühzeitig erkennen. TE treten in der Ständerisolation von Generatoren und Motoren auf, wenn die Beanspruchungen durch das elektrische Feld die lokale elektrische Spannungsfestigkeit übersteigt. Die für rotierende Maschinen typischerweise verwendeten Isolationsmaterialien sind bis zu einem gewissen Grad beständig gegenüber TE. Durch normale betriebsbedingte Beanspruchungen und Alterungsprozesse verschlechtert sich jedoch der Isolationszustand über die Lebensdauer zunehmend. Diese Verschlechterung kann anhand von über die Zeit ansteigenden TE-Aktivitäten identifiziert werden und somit rechtzeitig auf schadhafte Isolationsstellen hinweisen, welche zu Ausfällen und schwerwiegenden Schäden führen können. Online-TE-Monitoring ist ein bewährtes Verfahren zur kontinuierlichen Überwachung des Isolationszustands von Ständerwicklungen. Monitoring zur Optimierung der Wartungsstrategie Anhand praxisrelevanter Monitoring-Daten über den Isolationszustand können Unternehmen ihre Wartungsmaßnahmen und die damit verbundenen Investitionen effizienter planen und durchführen. Mit zustandsbasierten Wartungs- und Reparaturmaßnahmen lassen sich unnötige Kosten vermeiden und die Betriebsdauer verlängern. Modulares, erweiterbares Design Das Monitoring-System MONGEMO kann zu jedem Zeitpunkt im Lebenszyklus einer rotierenden Maschine installiert werden. Der modulare Aufbau des Systems erlaubt, Ihren speziellen Anforderungen entsprechend, eine einfache Anpassung und Erweiterung ob für einzelne Maschinen oder Maschinengruppen. Monitoring einer einzelnen Maschine TE-Sensoren Mehrkanalige TE- Datenerfassungseinheit Zentraler Computer und Monitoring-Software 2

3 hinen MONGEMO im Überblick Kontinuierliche TE-Messung an rotierenden Maschinen Unser permanent installiertes Monitoring-System MONGEMO kombiniert modernste Hard- und Software für die umfassende Zustandsbewertung der Ständerisolation in folgenden Maschinentypen: > Turbogeneratoren > Hydrogeneratoren > Elektromotoren Umfassende Online-Ergebnisse Während des normalen Betriebszustands der Maschinen erfasst MONGEMO kontinuierlich TE-Aktivitäten und kann somit zuverlässig eine Aussage über den Zustand der Ständerisolation geben. Durch die synchrone mehrkanalige TE-Datenerfassung wird eine noch umfassendere Beurteilung der einzelnen TE-Quellen gewährleistet. Effektive Unterdrückung von Störern und Unterscheidung von TE-Quellen In Umgebungen mit hohem Rauschpegel und unterschiedlichsten Störsituationen kann durch Variation von Mittenfrequenz und Bandbreite der TE-Messung ein optimaler Signal-Rauschabstand erreicht werden. MONGEMO setzt zudem hochentwickelte Methoden zur effektiven Unterdrückung von Störsignalen und Rauschen, sowie einen vollautomatisierten Cluster-Separierungs- Algorithmus ein. Damit lassen sich mehrere TE-Quellen und Störer einfacher und komfortabel voneinander unterscheiden. Zentrale Datenverarbeitung und -analyse Alle erfassten TE-Daten werden auf einem zentralen Monitoring-Computer gespeichert. Die MONGEMO- Systemdatenbank ist skalierbar und kann große Datenmengen über längere Zeiträume verarbeiten. Über die komfortable Web-Benutzeroberfläche, können sie bequem per Fernzugriff auf alle Daten für einzelne oder mehrere Maschinen zuzugreifen. Software für TE-Monitoring und TE-Analyse MONGEMO beinhaltet zwei Softwarepakete, eines für das Monitoring sowie eines für die TE-Analyse. Mit der MONGEMO-Monitoring-Software können Sie das Monitoring-System konfigurieren sowie Grenzwerte für Warnmeldungen und Alarme festlegen. Alle erfassten TE-Daten werden für die einzelnen Phasen der Maschine in einem Trenddiagramm angezeigt. Weiterhin können Sie TE-Rohdaten aufzeichnen (lassen), um diese später detaillierter zu analysieren. Die OMS-Systemsoftware stellt darüber hinaus Tools zur Konfiguration des Messsystems und der professionellen TE-Analyse bereit. Diese Tools erlauben sowohl ein präzise Echtzeitanalyse als auch die Offline-Analyse von aufgezeichneten TE-Rohdaten aus der Monitoring- Software. Umfassende Unterstützung und Beratung durch Experten Unser engagiertes Team von Hochspannungsingenieuren steht Ihnen gerne mit Rat und Tat zur Seite. Hierzu zählen neben der Beratung vor Ort (zur exakten Evaluierung Ihrer Anforderungen) auch die Installation und Inbetriebnahme des Systems, die Schulung des Bedienpersonals und die Unterstützung bei der Auswertung der Daten. Monitoring von Maschinengruppen 3 Ihre Vorteile > Maßgeschneiderte Systemlösung für individuelle Monitoring-Anforderungen > Synchrone vier-kanalige TE-Datenerfassung für eine umfassende Beurteilung der TE-Aktivitäten > Leistungsstarke und effektive Störsignalunterdrückung, sowie ein vollautomatisierter Cluster-Separierungs- Algorithmus für eine komfortable TE-Analyse > Aufzeichnung von TE-Rohdaten in festgelegten Intervallen für eine detaillierte Experten-Analyse > Nahtlose Integration in Monitoring- und SCADA-Systeme von Drittanbietern

4 Ein System für das gesamte Online-TE-Monitoring MONGEMO-System Überblick Das MONGEMO Teilentladungs-Monitoring-System für rotierende Maschinen besteht aus unterschiedlichen TE-Sensoren (Koppelkondensatoren), einer Erfassungseinheit zur TE-Datenaufzeichnung sowie einem zentralen Computer mit Monitoring- und Analysesoftware. Abgestimmt auf Ihre Anforderungen Wir konfigurieren und installieren Ihr MONGEMO Monitoring-System entsprechend Ihrer spezifischen Anforderungen für eine Vielzahl von Hydro- und Turbogeneratoren sowie Elektromotoren. Mehrere TE-Datenerfassungseinheiten bzw. rotierende Maschinen können an einem zentralen Monitoring-Computer betrieben und in einer Benutzeroberfläche integriert werden. 1 Koppelkondensatoren > Entworfen und konstruiert für die Erfassung von TE-Signalen an Generatoren und Motoren mit einer Nennspannung von bis zu 24 kv > Unterstützung kapazitiver Sensoren von 80 pf bis zu 2,2 nf (mit externem Vierpol bis zu 10 nf) > TE-Erkennung im Frequenzbereich gemäß den internationalen Normen IEC , IEC und IEEE 1434 > Robuste mechanische Konstruktion für den Einbau in beliebiger Lage > Anschluss an die OMS 841 Datenerfassungseinheit über geschirmte Triaxialkabel zur Minderung von externen Störeinflüssen Typische Konfiguration des MONGEMO-Systems für einen Turbogenerator. Das System kann auch zur Überwachung von TE in den Ständerwicklungen von Hydrogeneratoren und Elektromotoren eingesetzt werden. 4

5 2 Gehäuse 4 Kommunikation über faseroptische Medien > Schutz der TE-Datenerfassungseinheit vor Staub und Feuchtigkeit (IP65) > Abschließbare Tür, um unerlaubten Zugriff zu verhindern > Eingänge für Triaxialkabel der Koppelkondensatoren > Ausgänge für faseroptische Kabel zum zentralen Monitoring-Computer > Anschluss der einzelnen Datenerfassungseinheiten an den zentralen Computer > Störungsfreie Datenübertragung über große Entfernungen > Robust gegenüber elektromagnetischen Interferenzen > Hohe Sicherheit durch vollständig galvanische Trennung 3 Datenerfassungseinheit OMS Zentraler Computer und Monitoring-Software > Simultane 4-kanalige Erfassung von TE-Daten aller drei Phasen sowie eines zusätzlichen Messpunkts > Konfigurierbarer TE-Bandpass für Bandbreiten bis zu 5 MHz > Synchrone TE-Signalverarbeitung kombiniert mit bewährtem TE-Quellenseparierungsverfahren > Optionale Stromversorgung über 12-V-Bleibatterie zur Überbrückung vorübergehender Stromausfälle > Modernes Datenbanksystem zur effizienten Speicherung anwachsender Datenmengen > Verwaltung aller Monitoringparameter und der zugehörigen Warn- und Alarmgrenzwerte > Trendvisualisierung und Aufzeichnung von TE-Rohdaten für detaillierte und ausführliche Analysen > Intelligente Datennachverarbeitung zur verständlichen Darstellung der TE-Aktivitäten > Individuelle Einbindung von Drittanbieter-Sensorik und SCADA-Systemen

6 Leistungsstarkes Softwarepaket für TE-Monitoring und -Analyse Aussagekräftige Daten für eine belastbare Bewertung MONGEMO beinhaltet eine Software für das TE-Monitoring und eine Expertensoftware für die TE-Analyse. Mit der MONGEMO-Monitoring-Software können Sie das Monitoring-System für die Überwachung einzelner oder mehrerer Maschinen über den zentralen Computer konfigurieren. Alle aufgenommenen Messdaten werden unverzüglich verarbeitet und dargestellt. Die aufgezeichneten Werte können in konfigurierbaren Diagrammen dargestellt und ausgewertet werden. Zudem steht für eine detaillierte Analyse von aufgezeichneten TE-Rohdaten die OMS-Expertensoftware zur Verfügung. 2 Darstellung von TE-Daten Echtzeit-TE-Daten 1 Startseite Monitoring-Software Dashboard Wählen Sie aus den folgenden Möglichkeiten: > Konfigurieren sämtlicher Parameter für das Monitoring > Beobachten aktueller Monitoringdaten in Echtzeit ( 2 ) > Vergleichen und Auswerten von historischen Trenddaten ( 2 ) Systemkonfiguration > Anzeige von Datum, Uhrzeit und TE-Werten über den Datenpunkten im Diagramm > Anzeige der Momentan-Werte und des aktuellen Alarmstatus > Protokoll mit aktiven und zurückliegenden Warnungen und Alarmen für das ausgewählte Betriebsmittel > Konfigurieren sämtlicher Monitoring-Parameter > Festlegen von Grenzwerten für Warn- und Alarmmeldungen > Einstellen der Aufzeichnungsintervalle von TE-Rohdatensätzen 6 Aufzeichnen von TE-Rohdatensätzen MONGEMO kann auf unterschiedliche Art und Weise TE-Rohdatensätze speichern: Entweder manuell ausgelöst, in festgelegten Zeitintervallen oder immer dann, wenn ein TE-Parameter einen Grenzwert überschritten hat. Diese TE-Rohdaten können mit der OMS Software umfassend analysiert werden wenn sie möchten, unterstützen unsere Experten Sie gern bei der Auswertung ( 3 ).

7 Historische TE-Daten Aufbereitete TE-Ergebnisse Durch das Klicken auf einen Datenpunkt im TE-Trenddiagramm wird ein Popup-Fenster mit zusätzlichen TE-Informationen geöffnet: > 3PARD und PRPD > Ergebnisse der automatisierten Cluster- Separierung > TE-Impulsverteilung > TE-Rohdatensätze Die so aufbereiten Ergebnisse unterstützen Sie dabei, die einzelnen TE-Aktivitäten selbst zu bewerten. Alle Diagramme und Grafiken können ausgedruckt oder in verschiedenen Formaten gespeichert werden. > Anzeige von TE-Trenddiagrammen für alle Phasen/Kanäle > Anzeige von Datum, Uhrzeit und TE-Werten über den Datenpunkten im Diagramm > Protokoll mit aktiven und vergangenen Warnungen und Alarmen für alle Betriebsmittel > Frei konfigurierbare Zeitachse über alle aufgezeichneten Daten > Unkompliziertes Exportieren von Trenddaten im CSV-Format 3PARD- und PRPD-Diagramme 3 Experten TE-Analyse Immer dann, wenn eine eingehendere Analyse erforderlich ist Mit der OMS-Software kann eine detaillierte TE-Diagnose (in Echtzeit oder mit aufgezeichneten TE-Rohdaten) durchgeführt werden. Durch das Anwenden verschiedenster Filter und Werkzeuge können Sie mit dieser hochentwickelten Software diagnostische Analysen durchführen. Unterstützung bei der TE-Analyse durch OMICRON Wenn Sie möchten, übernehmen unsere erfahrenen TE-Experten die eingehende Analyse der gesammelten TE-Daten und erstellen einen detaillierten Zustandsbericht für Ihre überwachten Maschinen. 7

8 Zuverlässige und frühzeitige TE-Erkennung in Ständerwicklungen Effektive Separierung von TE-Quellen Der Schlüssel für eine zuverlässige Bewertung von TE-Aktivitäten in Ständerwicklungen liegt in der Separierung von gleichzeitig aktiven TE-Quellen, der Unterscheidung zwischen schädlichen und betriebsbedingten TE-Aktivitäten sowie in der Unterdrückung externer Störsignale, die in industriellen Umgebungen zwangsläufig vorhanden sind. Zur Trennung der verschiedener TE-Quellen verwendet MONGEMO das synchrone, mehrkanalige 3PARD (3-Phase Amplitude Relation Diagram) und eine automatisierte Cluster-Separierung. Diese hochentwickelten Auswertemethoden werden ergänzt durch die einzigartige Möglichkeit, die vollständigen TE-Rohdaten zu speichern, um so unabhängig vom Zeitpunkt des Auftretens jederzeit eine vollständige Analyse durchführen zu können. All diese Technologien basieren auf unserem unverwechselbaren Know-how im Bereich der TE-Erkennung, Quellen-Separierung und Datenverarbeitung. Störunterdrückung mittels 3PARD-Filter > 3PARD und PRPD-Diagramme werden für jeden TE-Datenpunkt in der Datenbank gespeichert > Das 3PARD-Diagramm visualisiert die Amplituden eines TE-Impulses in allen drei Phasen (größere Amplitude in der Phase des Signalursprungs und kleinere in den anderen beiden Phasen, ausgelöst durch Übersprechen des Signals). > Um Störer (ähnliche Amplituden in allen drei Phasen) von vornherein aus den Messergebnissen zu eliminieren, kann im 3PARD der entsprechende Bereich ausgeschlossen werden - halbtransparent im 3PARD-Diagramm visualisiert. 8

9 Einfache Bewertung von TE-Aktivitäten durch automatisierte Cluster-Separierung > > Vollständig automatisierte Cluster- Separierung von 3PARD-Daten durch die Anwendung eines hocheffizienten hierarchischen Cluster-Algorithmus. > > Regelmäßige oder durch Grenzwertverletzung ausgelöste Ausführung der automatischen Datenauswertung. > > Für jeden gefundenen Cluster erfolgt durch die MONGEMO-Monitoring- Software eine automatische Identifizierung der Ursprungsphase. > > Durch Auswählen eines Clusters werden die zugehörigen, rücktransformierten PRPDs angezeigt. > > Durch die so separierten, auf nur eine TE-Quelle bezogenen, PRPDs kann auch ein Nicht-TE-Experte eine erste Bewertung der TE-Aktivitäten und ihrer Gefahrenpotentiale durchführen. > > Alle zugehörigen TE-Rohdaten werden dennoch gespeichert, um eine eingehenderen Expertenanalyse zu einem späteren Zeitpunkt durchführen zu können. 9

10 Technische Daten Teilentladungsmessung Anzahl Eingangskanäle 4 Steckertyp Frequenzbereich Abtastrate Spitzen am Eingang Messgenauigkeit Max. Doppelimpuls- Auflösung Zeitauflösung TE-Ereignis TE-Filterbandbreite Grundrauschen BNC AC: DC 16 khz TE: 16 khz 30 MHz AC: ks/s TE: 125 MS/s AC: 200 ma TE: 80 V AC: ±0,25% (40 Hz < f < 70 Hz) TE: ±5 % (f = 300 khz, Δf = 150 khz) < 200 ns < 2 ns 9 khz 5 MHz (10 Bandbreiteneinstellungen) < 1 pc (f = 400 khz, Δf = 300 khz, Eingangsbereich 320 mv) Mechanische Daten Gehäuse mit Datenerfassungseinheit Abmessungen (B H T) (Kabelanschlüsse nicht montiert) Gewicht Stromversorgung OMS V DC / 0,5 A mm ~15 kg Externe Stromversorgung für OMS 841 AC (max.) 110 V AC 240 V AC / 50/60 Hz / max. 0,28 A Glasfaseranschluss Medium Wellenlänge Maximale Länge des Glasfaserkabels Steckertyp DC (max.) 110 V DC 300 V DC / max. 0,12 A Standard: Glasfaserkabel Duplex Multi- Mode 50/125µm (OM3 oder besser) Optional: Glasfaserkabel Duplex Single- Mode 9/125µm (OS1 oder besser) 1300 nm 4 km (Multi-Mode), 40 km (Single-Mode) LC Professioneller Support in jeder Phase Ihres Monitoring-Projekts Das TE-Monitoring-System MONGEMO zeichnet sich nicht nur durch hervorragende Systemkomponenten aus darüber hinaus können wir Ihnen während aller Phasen Ihres Monitoring-Projekts die Unterstützung unserer Monitoring-Experten anbieten. Wir prüfen und berücksichtigen die tatsächlich vorhandenen Anforderungen Ihrer Hochspannungsbetriebsmittel über die gesamte Betriebsdauer und bieten Ihnen so bestmögliche Sicherheit. 10

11 Umgebungsbedingungen Betriebstemperatur C Lagertemperatur C Feuchtigkeit Maximale Höhe Schwingfestigkeit, Schockfestigkeit, Schutzklasse Norm Bis zu 95 % rel. Feuchte (nicht kondensierend) m Nennangaben Schwingen EN Frequenzbereich: 10 Hz 150 Hz Beschleunigung: 2 g kontinuierlich (20 m/s2), 10 Zyklen je Achse Schocken EN g/11 ms, halbsinus, je Achse Schutzklasse EN IP 50 (Erfassungseinheit OMS 841) IP 65 (OMS-Gehäuse) Elektromagnetische Verträglichkeit Emission Immunität Sicherheitsanforderungen EN 55011/22, 30 MHz 3 GHz FCC Subpart B, 30 MHz 1 GHz EN : MV/HV substations Sicherheitsbestimmungen für elektrische Mess-, Steuer-, Regel- und Laborgeräte EN Softwareanforderungen Monitoring-Software / OMS-Systemsoftware Mindestsystemanforderungen für die Verwendung der Monitoring Software und OMS System Software: > > Windows 7 (64 Bit), Windows 8 (64 Bit) oder Windows Server 2012 (64 Bit) > > Prozessor: Intel i5 2,4 GHz oder vergleichbarer x64-prozessor > > RAM: 4 GB > > USB 2.0 Highspeed-Port > > Bildschirmauflösung (mind.): 1024 x 768 Pixel OMICRON stellt einen Computer bereit, der diese Anforderungen erfüllt. Der erste Schritt bei der Realisierung Ihres Monitoring- Systems ist es, Ihre konkreten Anforderungen und Herausforderungen kennenzulernen und zu verstehen. Anhand dieser Informationen kann das System nach Ihren Bedürfnissen zusammengestellt, konfiguriert und anschließend von unserem Expertenteam vor Ort installiert werden. Während der Inbetriebnahme des Systems werden die Funktionstüchtigkeit sowie die Messempfindlichkeit überprüft. Anschließend wird Ihr Personal geschult, so dass sie das MONGEMO-System optimal mit all seinen Möglichkeiten nutzen können. Unsere Hochspannungsexperten können Ihnen bei der Auswertung und Analyse dieser Daten behilflich sein. Des Weiteren bieten wir Ihnen an, regelmäßig Zustandsberichte über ihre Betriebsmittel, mit Empfehlungen für weitere Maßnahmen, zu erstellen. Vorgehensweise geben. 11 Know-how und Erfahrung mit Monitoring-Projekten > > Bewertung der Monitoring-Anforderungen > > Projektspezifische Planung des Monitoring-Systems > > Integration des Monitoring-Systems in bestehende Infrastrukturen > > Installation, Inbetriebnahme und Kalibrierung des Monitoring-Systems > > Schulungen zum Monitoring-System und zur Auswertung von Daten > > Analyse und Auswertung von Daten > > Weltweiter Kundendienst und HotlineWeltweiter Kundendienst und Hotline

12 OMICRON ist ein weltweit tätiges Unternehmen, das innovative Prüf- und Diagnoselösungen für die elektrische Energieversorgung entwickelt und vertreibt. Der Einsatz von OMICRON-Produkten bietet höchste Zuverlässigkeit bei der Zustandsbeurteilung von primär- und sekundärtechnischen Betriebsmitteln. Umfassende Dienstleistungen in den Bereichen Beratung, Inbetriebnahme, Prüfung, Diagnose und Schulung runden das Leistungsangebot ab. Kunden in mehr als 140 Ländern profitieren von der Fähigkeit des Unternehmens, neueste Technologien in Produkte mit überragender Qualität 2 umzusetzen. Servicezentren auf allen Kontinenten bieten zudem ein breites Anwendungswissen und erstklassigen Kundensupport. All dies, zusammen mit einem starken Netz von Vertriebspartnern, ließ OMICRON zu einem Marktführer der elektrischen Energiewirtschaft werden. Detaillierte Informationen zu den anderen Monitoringlösungen von OMICRON sind in den folgenden Druckschriften enthalten: OMS 605 Mobiles Monitoringsystem zur TE-Diagnose von HS-Betriebsmitteln MONTRANO Permanent installilertes Monitoringsystem für die Zustandsüberwachung von Transformatoren TE-Monitoringsystem für Hochspannungskabel Mehr Informationen, eine Übersicht der verfügbaren Literatur und detaillierte Kontaktinformationen unserer weltweiten Niederlassungen finden Sie auf unserer Website. OMICRON L2534, Oktober 2015 Änderungen vorbehalten.