E.ON Technologies GmbH Aktuelle Themen Transformatoren

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Jakob Morgenstern
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1 E.ON Technologies GmbH Aktuelle Themen Transformatoren 3. EAS Instandhaltungsworkshop November 2015 Manfred Stach

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3 Inhalt Zustandsüberwachung an Transformatoren Beispiel 400 kv Durchführungen Beispiel Ölanalytik EB-Transformator Betriebsstörung eines Maschinentransformators Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) 3

4 Zustandsüberwachung an Transformatoren Auszug der ETG-Empfehlung zu Routinemaßnahmen: Visuelle Inspektion Gas in Öl Analyse Isolieröluntersuchungen EN Furananalyse Reinigungsschaltungen Lastschalter Lastschalterinspektion C-/ tan delta- Messungen an Dfg. bis zu täglich (in Kraftwerken) jährlich alle 3 Jahre alle 3 Jahre jährlich ca. alle 6 Jahre alle 4-6 Jahre VGB: Überwachungskonzept für Transformatoren (2010) QS-Anforderungen an Mineralöle (Ende 2015) Instandhaltungsempfehlung für Transformatoren (2016) 4

an Dfg. bis zu täglich (in Kraftwerken) jährlich alle 3 Jahre alle 3 Jahre jährlich ca.

5 Beispiel 400 kv Durchführungen Object Transformer Oil-Air Bushing (RIP) Type Trench CETA 400HC997 Baujahr 11/2004 Serial Number ; ; C/tan delta-messungen vor Ort am Unzulässiger Kapazitätsanstieg an zwei Durchführungen festgestellt ETG Empfehlung: Austausch aller drei 400 kv Durchführungen Austausch wurde von EAS durchgeführt Weitere Untersuchungen zur Fehlerursache vereinbart 5

2014 Unzulässiger Kapazitätsanstieg an zwei Durchführungen festgestellt ETG Empfehlung: Austausch aller

6 Beispiel 400 kv Durchführungen, Übersicht Messungen Anlass Datum U [kv] C1 [pf] C1 tand [%] Dfg.-FAT Trench ,61 Trafo FAT Alstom ,46 Vor-Ort-Messung ,73 Untersuchg. HSP ,80 Änderung der Kapazität um +12 % deutet auf zwei Teildurchschläge hin Anlass Datum U [kv] C1 [pf] C1 tand [%] Dfg. FAT Trench ,56 Trafo FAT ,47 Vor-Ort-Messung ,58 Untersuchg. HSP ,77 Änderung der Kapazität um +6 % deutet auf einen Teildurchschlag hin 6

7 Beispiel 400 kv Durchführungen, Sezierung Dfg. 1 Es wurden zwei Teildurchschläge in Sektion IV gefunden 7

8 Beispiel 400 kv Durchführungen, Sezierung Dfg

9 Beispiel 400 kv Durchführungen, Sezierung Dfg. 2 Es wurde ein Teildurchschlag in Sektion 6.3 gefunden 9

10 Beispiel 400 kv Durchführungen, Sezierung Dfg. 2 Fehlerstelle 10

11 Beispiel 400 kv Durchführungen, Sezierung Dfg. 2 Kanal des Teildurchschlages zwischen den äußeren beiden Einlagen 11

12 Beispiel 400 kv Durchführungen Auf Basis der Ergebnisse zur 1. und 2. Durchführung wurde beschlossen eine Hochspannungsprüfung an der 3. Durchführung durchzuführen. Die elektrische Prüfung der zuvor intakten Trench UK Durchführung aus Schkopau zeigte während der Prüfung ein Entladungsverhalten, welches schlussendlich in einem Teildurchschlag resultierte. Die Entscheidung zum Durchführungstausch an allen 3 Phasen war zwingend erforderlich und konnte einen Totalschaden des Transformators verhindern. Auf Grund der gewonnenen Erkenntnisse wird der untersuchte Durchführungstyp als kritisch eingestuft. 12

Die elektrische Prüfung der zuvor intakten Trench UK Durchführung aus Schkopau zeigte während der Prüfung ein Entladungsverhalten, welches

13 Beispiel Ölanalytik EB-Transformator Baujahr: 1973 Leistung: 13 / 18 MVA Übersetzung: 25,2 +6 / -7 x 0,4 kv / 10,8 KV Schaltgruppe: Dyn5 Kühlung: ONAN / ONAF 13

14 Beispiel Ölanalytik EB-Transformator, DGA -Analyse

15 Beispiel Ölanalytik EB-Transformator, Schadhafter Kontakt an Lastschalter

16 Betriebsstörung eines Maschinentransformators; Störungsereignis - Kraftwerk nach einer Revision mit 380kV Netz synchronisiert - Abschaltung durch Buchholz- und Differenzialschutz nach 17h kv Leistungsschalter hat nach 115 ms geöffnet und Netz getrennt - Feuer mit kleiner Flamme und Ölaustritt aus HV Durchführung 1V - Manuelle Auslösung der Sprühwasser-Löschanlage Frage: Durchführungsfehler? 16

Leistungsschalter hat nach 115 ms geöffnet und Netz getrennt - Feuer mit kleiner Flamme und

17 Betriebsstörung eines Maschinentransformators; Technische Daten Manufacturer Ansaldo (today ABB) Serial number Year of manufacture 1989 Rated power 370 MVA Voltage ratio 400/20 kv Vector group YNd11 Cooling Method ODAF 6 air coolers, 3 on each transformer side, each cooler equipped with one oil pump and three fans. Special events during life time or abnormalities Corrosive sulphur 17

group YNd11 Cooling Method ODAF 6 air coolers, 3 on each transformer side, each cooler equipped

18 Betriebsstörung eines Maschinentransformators 18

19 Betriebsstörung eines Maschinentransformators Kompensator an 1V beschädigt Elektrode von 1V beschädigt 19

20 Betriebsstörung eines Maschinentransformators Durchführung 1V, Unterteil mit Entladungsspuren 20

21 Betriebsstörung eines Maschinentransformators Störungsanalyse Schutzabschaltung Buchholz- und Differentialschutz DGA Analysen deutet auf Überhitzung mit Entladungen (gute Übereinstimmung von Labor und online-gerät/kelman) Trafoöl- und Kerntermperatur unterhalb Alarmwert stetig gestiegen (Öl: 81 / 85 C; Kern: 95 / 115 C) Transformatorbetrieb ohne Betrieb der Ölpumpen Vor-Ort-Befundung des Aktivteils vereinbart Frage: Was war die Störungsursache und gibt es einen Zusammenhang zwischen Überschlag und Ölpumpenbetrieb? 21

22 Betriebsstörung eines Maschinentransformators Aktivteil Ausleitung unterhalb Durchführung 1 V Austritte Ölkanäle HV Wicklungen 22

23 Notbetrieb, Beispielkurven für ODWF-Kühlungsart 100% Kühlleistung vor Störungseintritt Und S N 3-Kühlerbetrieb Belastungszeit in min / h 10 min bei 95% S N Seite 23 Belastung in %

24 Notbetrieb, Hinweise Betriebspersonal für Meldungen sensibilisieren, z.b.: - Temperaturmeldungen - Meldungen Öl-/ Wasser-/ Luftströmung fehlt - Kühlkreis x, y, z ausgefallen - NS - ausgefallen Auswirkungen hinsichtlich Teil- oder Totalausfall prüfen Sicherstellen von Kenntnissen beim Betriebs-/ Wartenpersonal Erkennen von Notbetriebsfällen besonders zeitkritische Betriebs-/ Handlungsanweisung, oder Zusatzmeldung eventuell hilfreich Seite 24

25 Off-Shore Störung Main Transformer (Substation) 25

26 Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) 2 x 180 MVA 155 / 33 / 33 kv YNd5d5 ONAN 26

27 Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) DGA Analyse 27

28 Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) DGA Analyse 28

29 Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) HV-Anordnung bei FAT 29

30 Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) 30

31 Off-Shore Störung Main Transformer(Substation) Entladungen Ursache: fehlender Federring 31

32 Diagnose an Transformatoren, Es lohnt sich!!! Diagnostische Messungen Ölanalytik - Ölkennzahlen - Gas in Öl Analyse - Furan Analyse Elektrische Messungen - R, ü, C, tan delta, uk - Isolationswiderstände R15, R60 - Ölleitfähigkeit - PDC, FDS, FRA Analyse Bewertung - Betriebshistorie - Äußerer Zustand Auswerteverfahren Degradation der Zellulose - Gas-in-Öl-Analyse - Furan Analyse Wassergehalt in der Feststoffisolation - Dielektrische Analyse (PDC, FDS) Alterung des Isolationssystems - Isolationswiderstände - Ölleitfähigkeit - C- tan- -Messung Mechanische Deformation ( Wicklungen) - FRA-Analyse - Kurzschlussimpedanz -Durchführungen (Isolationssystem) - C- und tan- -Messung 32 EAS_Instanhaltungsworkshop 2014_Stach_V02

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