Aus Trocknung wird Lebensdauer

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1 siemens.com/energy Aus Trocknung wird Lebensdauer Mit SITRAM DRY der stationären Transformatortrocknung und Feuchteüberwachung von Transformer Lifecycle Management (TLM ) Answers for energy.

2 Die Herausforderung: Die Lebensdauer der Feststoffisolierung eines Transformators bestimmt maßgeblich dessen mögliche Nutzungsdauer. Neben hohen Temperaturen und Oxidationsvorgängen ist Feuchtigkeit der Hauptfeind des auf Zellulose basierenden Isolationssystems. Fachleute sind sich einig, dass ein dauerhaft niedriger Wasser gehalt in Zellulose und Öl die Lebenserwartung eines Transformators erheblich verlängert. Eine sporadische Trocknung des Öls alleine (z. B. bei der Ölaufbereitung) reicht dazu nicht aus, weil der Großteil der Feuchtigkeit nicht im Öl, sondern in der Zellulose gespeichert ist. Alterungsvorgänge im Isolationssystem des Transformators: Blitz- und Schaltüberspannungen Feuchte Sauerstoff Temperatur Öl-Zellulose-Isolierung Chemischer Abbau Peroxide, Säuren, Mechanischer Abbau Isolationsdurchbruch Dielektrischer Abbau Katalytische Wirkung Kurzschlüsse Für ein längeres Transformatorenleben stationäre Öl- und Isolationstrocknung Wassergehalt und Temperatur beeinflussen die Durchschlagspannung des Öls ebenso wie das Alterungsverhalten der flüssigen und der festen Isolierung. Die aktuellen Betriebsbedingungen und die Lebensdauer des Transformators werden damit wesentlich vom Feuchtegehalt der flüssigen und der festen Isolierung beeinflusst. Dieser nimmt durch hygroskopische Bindung der Luftfeuchtigkeit über die Jahre ebenso zu wie durch die Degradation von Zellulose und Öl. Vollständig verhindern lassen sich diese Prozesse nicht, aber ihre Auswirkungen lassen sich technisch bekämpfen. Dabei zeigt sich, dass herkömmliche Verfahren mit dem zeitlich limitierten Einsatz konventioneller Ölaufbereitungsanlagen die Feuchtigkeit nicht im erforder lichen Maß reduzieren können. Mit SITRAM DRY bietet Siemens ein kontinuierlich arbeitendes System zu Öl-Trocknung im Bypass an. Im laufenden Betrieb wird das Transfor mato renöl hier fortwährend durch Kartuschen geleitet, in denen die Feuchtigkeit absorbiert wird. Das getrocknete Öl gelangt anschließend wieder in den Transformator. Aufgrund des nun verschobenen Gleichgewichtszustands diffundieren eingelagerte Wassermoleküle aus der Zelluloseisolierung ins Isolieröl und der Feuchtegehalt im gesamten Transformator sinkt stetig. Gleichzeitig erhöht sich die Durchschlagspannung des Öls nach Prozessbeginn rasch auf Normniveau. Über optionale Temperatur- und Feuchtesensoren am Ein- und Auslauf kann der Trocknungsprozess kontrolliert und gegebenenfalls der Austausch der Kartuschen signalisiert werden. Ölproben für DGA-Analysen können am Ein- und Auslaufpunkt entnommen werden. SITRAM DRY das Video Entdecken Sie die Funktionsweise von SITRAM DRY in bewegten Bildern energy/tlm Siemens hält Ihren Transformator trocken zuverlässig und dauerhaft. Mit Siemens SITRAM DRY. 2

3 Die kontinuierliche Öl trocknung mit SITRAM DRY sorgt für ein Diffusionsgefälle zwischen Isolieröl und Zellulose und zieht so das Wasser aus der Isolierung. SITRAM DRY lässt sich mit wenigen Handgriffen installieren auch im laufenden Betrieb. SITRAM DRY Alle Vorteile auf Ihrer Seite Im Vergleich zu herkömmlichen Trocknungsmethoden weist SITRAM DRY mehrere Vorteile auf. Während bei Offlineverfahren das gesamte Öl abgepumpt und gereinigt werden muss, arbeitet SITRAM DRY im laufenden Betrieb des Transformators. Deshalb entstehen mit SITRAM DRY keine Ausfallkosten und nur sehr geringe Personalkosten. Stattdessen garantiert das System einen dauerhaft sehr niedrigen Wassergehalt in Öl und Zellulose statt einer lediglich sporadischen Absenkung der Ölfeuchte. Höchste Qualität und Richtlinientreue Siemens blickt auf mehr als ein Jahrhundert Erfahrung im Transformatorenbau zurück. Dieses Know how floss natürlich auch in die Entwicklung von SITRAM DRY ein. Wir sind der einzige Transformatorenhersteller, der auch Öltrocknungsanlagen fertigt und an den eigenen Transformatoren einsetzt. Wir wissen, worauf es ankommt und garantieren höchste Qualität und Richtlinienkonformität jeder Komponente. Faktoren für ein langes Transformatorenleben Online Trocknung SITRAM DRY zieht Feuchtigkeit nicht nur aus dem Öl, sondern auch aus der Zellstoffisolation dauerhaft, ohne zusätzliches Erhitzen und Vakuum. Erhöhung der Durchschlagspannung SITRAM DRY erhöht schon nach kurzer Anwendung die Durchschlagspannung auf Normwerte. Kostengünstige, robuste Lösung SITRAM DRY zeichnet sich aus durch Qualitätskomponenten Made in Germany, niedrigen Wartungsbedarf und geringe Kosten. Unterbrechungsfreie/ r Installation und Betrieb SITRAM DRY lässt sich bei eingeschaltetem Transformator installieren, betreiben und warten. SITRAM DRY ist Teil der SITRAM-Familie. Diese unterstützt Sie mit modularen Lösungen dabei, die Verfügbarkeit und Lebensdauer Ihrer Transformatoren zu sichern. Gemeinsam mit Ihnen entwickeln wir Lösungen, die perfekt zu Ihren Anforderungen passen. 3

4 SITRAM DRY Cabinet/Frame Zielsegment: Leistungstransformatoren mit einem Öllevel im Ausdehnungsgefäß mindestens 2,5 m über Boden Typische Anwendungen: Energieerzeugung und Energieübertragung/ Industrie Wasseraufnahmekapazität: 3 x 3 Liter SITRAM DRY Smart Zielsegment: Verteiltransformatoren mit Öllevel im Ausdehnungsgefäß mindestens 1,5 m über Boden Typische Anwendungen: Energieverteilung und Industrie Wasseraufnahmekapazität: 2 x 1,5 Liter Erweitertes Anwendungsgebiet Die richtige Lösung für die kontinuierliche Transformatortrocknung: SITRAM DRY Modulares System SITRAM DRY ist ein modulares Konzept für Öltransformatoren jeder Größe, das sich individuellen Anforderungen leicht anpassen lässt. Der Einbau ist bei fabrikneuen Transformatoren ebenso möglich wie bei älteren Modellen im laufenden Betrieb. Drei Basisbauformen stehen zur Verfügung: die Rahmenversion (Frame), die Schalt schrank version (Cabinet) und die Version SITRAM DRY Smart. In der Rahmenversion ist SITRAM DRY gemeinsam mit den optionalen Feuchtesensoren im offenen Stahlgerüst untergebracht. Spielt neben der einfachen Montage auch der Schutz der Trocknungsanlage vor äußeren Einflüssen eine Rolle, bietet sich die Schaltschrankversion an. Der Schaltschrank verfügt über einen Druckausgleich, verhindert das Eindringen von Tieren und ist zertifiziert für IP 55. Im Gegensatz zu den Ausführungen Frame und Cabinet ist die Variante SITRAM DRY Smart auf Rollen gelagert und daher leichter an wechselnden Einsatzorten flexibel nutzbar. Diese drei Versionen sind für alle Standardanwendungen konzipiert und bieten Ihnen unter anderem diese Vorteile: Automatisches Signal für den Kartuschentausch Überwachung der Pumpe und der Feuchtigkeitssensoren Leckageüberwachung (optional) Potenzialfreier Alarmausgang (life contact) zu SCADA Erweitertes Anwendungsgebiet: Umgebungs temperaturen ( 20 C bis +60 C) 4

5 SITRAM DRY Cabinet Zielsegment: Leistungstransformatoren mit Öllevel im Ausdehnungsgefäß mindestens 2,5 m über Boden Typische Anwendungen: Energieerzeugung und Energieübertragung/ Industrie Nur durch eine konti nuier liche Öltrocknung lässt sich die Feuchte in Öl und Isolierung dauerhaft reduzieren. SITRAM DRY Cabinet: Modular mehr Leistung SITRAM DRY Cabinet: die Anlage für die besonderen Ansprüche Zusätzlich zu den drei Standardvarianten kann die SITRAM DRY Cabinet-Version mit unterschiedlichen Leistungsmodulen ausgerüstet werden. Die Module können je nach Bedarf separat voneinander bestellt werden und sind besonders für solche Kunden gedacht, die erhöhten Wert auf den Schutz ihrer Anlage und des Transformators legen, wenn diese zum Beispiel nicht täglich vom Personal kontrolliert werden können, etwa in Umspannwerken. Für sie übernimmt SITRAM DRY Cabinet die Betriebsdatenerfassung und -aufbereitung, reagiert automatisch und adäquat auf Störungsmeldungen, trocknet den Transformator bis zu einem vorher eingestellten Trocknungsgrad, stellt Informationen über verschiedene Meldewege zur Verfügung und visualisiert die wichtigsten Daten in einfacher und verständlicher Weise über das eingebaute Panel. 5

6 Bild oben: Kartuschen gesättigt Bild unten: Leckage außen am oberen Schlauch Hauptkundenvorteile: Automatische Reaktion auf Störungsmeldungen Abschalten der Trocknung bei Erreichung eines festgelegten Trocknungsgrads Aktuelle Informationen über den Betriebszustand und die Messwerte durch SMS und Kommunikation zum SCADA-System Erfassen und Speichern der Messwerte durch Data Logging Einfacher Überblick über die Betriebszustände durch verbesserte Visualisierung Bei einer Leckage innerhalb oder außerhalb des Schranks verhindert SITRAM DRY das Auslaufen von Öl aus dem Transformator und schaltet die Pumpe automatisch ab. SITRAM DRY informiert den Anwender über aktuelle Betriebszustände sowie aktuelle Messwerte durch den Versand von SMS, über die gängigsten Kommunikationsprotokolle wie DNP3, Modbus, IEC , sowie Anzeige auf dem integrierten Panel. 6

7 Temperatur; relative Feuchte [ C; %] Versuchsphase: Bypass Feuchte in Öl [ppm]; Temp. [ C] H₂O-Adsorption [Liter] Temperatur Eintritt [ C] relative Feuchte Eintritt [%] relative Feuchte Austritt [%] Temperatur Eintritt [ C] Feuchte Eintritt [ppm] Feuchte Austritt [ppm] H₂O-Adsorption [Liter] Kumulierte Abscheidemenge beim Einsatz von SITRAM DRY an einem Transformator mit 44 MVA/110 kv, Baujahr 1977 SITRAM DRY: Mehr Sicherheit in der Praxis Umfassender Service SITRAM DRY ist ein ausgesprochen robustes System und benötigt nur wenig Wartungsaufwand. Dank der Feuchtesensoren am Ein- und Auslass lässt sich der Sättigungsgrad der Kartuschen sehr präzise bestimmen bzw. der Tauschzeitpunkt über die Trendanalyse vorhersagen. Dank der Schnellkupplungen gelingt der Austausch der Kartuschen mit wenigen Handgriffen sicher und tropfenfrei. Mit unseren Serviceangeboten entscheiden Sie selbst, ob und in welchem Umfang Sie in die Öltrocknung eingreifen. Von der Installation über die Prozessüberwachung bis hin zum Tausch der Kartuschen unterstützen wir Sie in exakt dem Umfang, den Sie wünschen. Der Trocknungsprozess anhand eines praktischen Beispiels Der normale Trocknungsprozess lässt sich in zwei Phasen unterteilen. Während der ersten Phase wird eine schnelle Reduktion des Wassergehalts im Öl erreicht (im Beispiel 2 bis 3 Tage). Damit verbunden ist eine deutliche Verbesserung der Durchschlagspannung. Die nachfolgende Phase 2 ist dadurch bestimmt, wie viel Feuchtigkeit bei der Abscheidung aus dem Öl aus der Feststoffisolierung nachdiffundiert. Dabei nimmt der Feuchtigkeitsfluss zusammen mit dem relativen Feuchtegehalt stetig ab. In einem Versuch (Phase 3) wurden die Filterkartuschen aus dem Kreislauf herausgenommen. Die relative Feuchte im Öl nahm in dieser Versuchsphase wieder stetig zu. Während des betrachteten Zeitfensters von circa vier Wochen näherte sich die Feuchtigkeitsverteilung einem neuen Gleichgewichtszustand zwischen Öl und Feststoffisolierung an. In Phase 4 wurden die Filterkartuschen wieder in den Ölkreislauf geschaltet, und wie zu Beginn konnte die Ölfeuchte erneut rasch reduziert werden. Dieser Versuch zeigt eindrucksvoll die Zeitdauer der Ausgleichsvorgänge zwischen Feststoffisolierung und Öl. Er unterstreicht nochmals, dass zeitlich begrenzte Trocknungsverfahren nicht den erwünschten Effekt erzielen und nur eine stationäre Trocknungsanlage eine nachhaltige Reduzierung der Feuchte ermöglicht. TLM@siemens.com 7

8 Herausgeber und Copyright 2014: Siemens AG Energy Sector Freyeslebenstr Erlangen, Germany Siemens AG Energy Sector Transformer Lifecycle Management Katzwanger Str Nürnberg, Germany TLM@siemens.com Wünschen Sie mehr Informationen, wenden Sie sich bitte an unser Customer Support Center. Tel.: / Fax: / (Gebühren in Abhängigkeit vom Provider) support.energy@siemens.com Power Transmission Division Bestell-Nr. E50001-G640-A236 Printed in Germany Dispo-Nr SIMC TH WÜ WS Gedruckt auf elementar chlorfrei gebleichtem Papier. Alle Rechte vorbehalten. In diesem Dokument genannte Handelsmarken und Warenzeichen sind Eigentum der Siemens AG bzw. ihrer Beteiligungsgesellschaften oder der jeweiligen Inhaber. Änderungen vorbehalten. Die Informationen in diesem Dokument enthalten allgemeine Beschreibungen der technischen Möglichkeiten, welche im Einzelfall nicht immer vorliegen. Die gewünschten Leistungsmerkmale sind daher im Einzelfall bei Vertragsschluss festzulegen