Reinigen von spannungsführenden Anlagen. Robert Veit. Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb. Technische Universität Berlin.

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1 Reinigen von spannungsführenden Anlagen Seite 1 Robert Veit Das Produktionstechnische Zentrum Berlin (PTZ) Institut für Werkzeugmaschinen und Fabrikbetrieb Technische Universität Berlin

2 Reinigen von spannungsführenden Anlagen Seite 2 Forschungsprojekt ReinSpann Ausgangssituation und Randbedingungen für das Forschungsprojekt Trockeneisreinigung unter Spannung aus elektrotechnischer Sicht Barrieren für die Trockeneisreinigung unter Spannung Realisierung der Anlagentechnik Ausblick

3 Seite 3 Forschungsprojekt ReinSpann Entwicklung einer ökoeffizienten Reinigungstechnologie für die Instandhaltung spannungsführender Anlagen Projektlaufzeit 26 Monate Projektkonsortium bestehend aus drei Forschungseinrichtungen und sechs Industriepartnern Gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Arbeit im Rahmen des Förderprogramms InnoNet

4 Förderprogramm InnoNet Seite 4 Förderprogramm des Bundesministeriums für Wirtschaft und Arbeit Forschungssubvention für klein- und mittelständischer Unternehmen (KMU: Umsatz einschließlich verbundener Unternehmen bis 125 Mio. Euro) Projektkonsortium bestehend aus mindestens zwei Forschungseinrichtungen und vier KMU Beteiligung größerer Unternehmen ist möglich

5 Förderprogramm InnoNet Seite 5 Förderprinzip KMU FuE -Leistungen 20 % Finanzierung der FuE - Einrichtungen 15 % KMU Beispielrechnung FuE FuE - Einrichtungen 80 % BMWA %

6 ReinSpann Projektkonsortium Seite 6 Eurotest GmbH Heiko Schinke Elektronik Assoziierte Partner

7 Ausgangssituation und Randbedingungen für das Forschungsprojekt - Marktanalyse Seite 7 Fragestellungen: Größe des Marktes? Relevante Branchen? Welche Anlagen müssen gereinigt werden? Welche Verschmutzungen treten auf? Welche Reinigungstechnologien werden bisher eingesetzt? Umfang der Erhebung: 299 Unternehmen Rücklauf 25 %

8 Ausgangssituation und Randbedingungen für das Forschungsprojekt - Marktanalyse Seite 8 Ergebnisse: Verschiedenste Oberflächenmaterialien in spannungsführenden Anlagen Verschmutzungscharakteristik unabhängig vom Standort, Verschmutzungen müssen aus Gründen der Betriebssicherheit entfernt werden Interesse für Reinigung unter Spannung bei jedem zweiten Unternehmen Etablierte Verfahren Trocken- und Nassreinigung Erhebliches Marktpotenzial für neues Verfahren erkennbar Hauptanwendung in der Nieder- und Mittelspannung (< V bzw. < V)

9 Trockeneisreinigung unter Spannung aus elektrotechnischer Sicht Seite 9 Allgemeine Kriterien für das Arbeiten unter Spannung Arbeiten unter Spannung vs. Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile Relevante Normen für die Strahlrohrgestaltung

10 Allgemeine Kriterien für das Arbeiten unter Spannung Seite 10 DIN VDE 0105: Betrieb von elektrischen Anlagen Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile Arbeiten unter Spannung Arbeiten auf Abstand (mit Isolierstangen) Arbeiten mit Isolierhandschuhen Arbeiten auf Potenzial

11 Seite 11 Allgemeine Kriterien für das Arbeiten unter Spannung Unter Spannung stehendes Teil Gefahrenzone AuS 380 mm Annäherungszone 1380 mm Bsp: Netznennspannung = 30 kv Berücksichtigt 90 % Schaltstoßspannung (ohne Blitzstoßspannung)

12 Arbeiten unter Spannung vs. Arbeiten in der Nähe unter Spannung stehender Teile Seite 12

13 Relevante Normen für die Strahlrohrgestaltung Seite 13 Bindend: AuS - Mindestanforderungen für Werkzeuge, Geräte und Ausrüstungen DIN VDE 0682 T. 130 Spezielle Anforderungen an AuS-Geräte zum Bestrahlen sind bisher nicht Bestandteil von VDE-Normen! Geeignet zur Anlehnung: AuS Vorrichtung zum Reinigen durch Absaugung von unter Spannung stehenden Teilen mit Bemessungsspannung über 1 kv bis 36 kv DIN VDE 0682 T. 621 Geräte zum Betätigen, Prüfen und Abschranken unter Spannung stehender Teile mit Nennspg. über 1 kv DIN VDE 0681 T. 1

14 Barrieren für die Trockeneisreinigung unter Spannung Seite 14 Mechanische Schädigung bestrahlter Bauteile Inhomogene Materialzusammenstellung in elektrischen Anlagen Elektrostatische Aufladung der Strahldüse Vereisung / Betauung und Verschmutzung des Strahlrohres Vereisung / Betauung der zu reinigenden Oberflächen

15 Mechanische Schädigung bestrahlter Bauteile Seite 15

16 Inhomogene Materialzusammenstellung in elektrischen Anlagen Beispiel : Schutzkleinspannung, Niederspannung, Mittelspannung Seite 16 Material Empfindlichkeit Metall Keramik Kunststoff Silikon Farben / Lacke Aufkleber / Beschriftungen robust sensibel

17 Inhomogene Materialzusammenstellung in elektrischen Anlagen Beispiel : Hochspannung, Höchstspannung Seite 17 Material Empfindlichkeit Metall Glas / Keramik Kunststoff Silikon Farben / Lacke robust sensibel

18 Elektrostatische Aufladung der Strahldüse Seite 18 direkte und indirekte Gefährdung des Personals

19 Seite 19 Vereisung / Betauung und Verschmutzung des Strahlrohres Durch die Abkühlung der Rohraußenfläche lagert sich Umgebungsfeuchte an und verringert das Isoliervermögen die zulässigen Ableitströme werden überschritten Verschmutzungen am Strahlrohr können leitende Schichten ausbilden Lösungsansatz: Auslegung des Strahlrohres für nasse und verschmutzte Anwendung

20 Betauung des Strahlrohres Seite 20

21 Vereisung / Betauung der zu reinigenden Oberflächen Seite 21 steigende Überschlagswahrscheinlichkeit, erhöhter kontinuierlicher Ableitstrom

22 Betauung bestrahlter Bauteile Seite 22 Die Betauung der Bauteile setzt nach Abbruch des Strahlvorgangs ein und verringert den Isolationswiderstand in der Anlage R_iso [MOhm] 1200,0 1000,0 ca. 1 GOhm 800,0 600,0 400,0 Erforderlich: > 0,5 MOhm 200,0 ca. 10 MOhm 0, Strahlabbruch Zeitfortschritt [min]

23 Düsenentwicklung Anforderungen: elektrisch nicht leitend Seite 23 keine Kondensation von Umgebungsfeuchte an der Düse keine Abkühlung bestrahlter Bauteile schädigungsfreie Reinigung aller Materialien in elektrischen Anlagen Eignung für Sicht abgewandte Flächen (Düsenwinkel 90 und 135 )

24 Prototypische Strahldüsenherstellung mit dem selektiven Lasersinterverfahren (SLS) Seite 24 CO 2 -Laser Scanner Shutter Bauraum Vorratsbehälter Heizsysteme z-zustellung Pulver- Transportwalze Überlaufbehälter

25 Messtechnische Überprüfung des Anlagenkonzepts Seite 25 Versuchsaufbau

26 Seite 26 Anwendungsuntersuchungen im Kraftwerk Schwarze Pumpe

27 Seite 27 Anwendungsuntersuchungen im Kraftwerk Schwarze Pumpe Aufbau der Versuchsanlage

28 Seite 28 Anwendungsuntersuchungen im Kraftwerk Schwarze Pumpe Reinigung von Schaltzellen

29 Seite 29 Anwendungsuntersuchungen im Kraftwerk Schwarze Pumpe Reinigung Sekundärtechnikschrank

30 Seite 30 Anwendungsuntersuchungen im Kraftwerk Schwarze Pumpe Reinigungsversuch Transformator 30/6 kv 8 MVA

31 Seite 31 Anwendungsuntersuchungen im Kraftwerk Schwarze Pumpe Vergleichsversuche Trocken- und Feuchtreinigung

32 Zusammenfassung und Ausblick Seite 32 Schädigungsfreie Reinigung elektrischer Anlagen wurde ermöglicht Bis zu einer Nennspannung von 36 kv kann unter Spannung gereinigt werden Keine Kondensation von Umgebungsfeuchte an den bestrahlten Bauteilen und der Strahldüse Großes Marktpotenzial erkennbar Realisierung eines Sicherheitskonzepts Anwendung der neuen Technologie durch die Projektpartner