Transformatoren - Life Cycle Management

Transkript

1 Transformatoren - Life Cycle Management 9. RWE Netzwerktag Wesel, Dr. Philipp Werdelmann, Technologie Primärtechnik SEITE 1

2 HS-Transformatoren im heutigen Verteilnetz Verbrauch Erzeugung MV HV HVDC CHP LV Oberspannungsseite 110 kv Unterspannungsseite 10 kv Scheinleistung MVA Transformatoren dienen der Kopplung unterschiedlicher Spannungsebenen zum Leistungsaustausch (und das zunehmend in beide Richtungen ) SEITE 2

3 Heutige Belastungsgrößen von Hochspannungs-Transformatoren Elektrische Belastung > Überspannungen durch transiente Vorgänge (Schaltstoß, Blitzstoß) > Teilentladungaktivität, hervorgerufen durch Fehlstellen oder zeitliche Festigkeitsabnahmen des Isolationssystems > Partielle hohe Feldbelastung aufgrund optimierter Designs und steigender Leistungsdichte Thermische Belastung > Hot-Spots aufgrund verschlechterter Kontaktübergangswiderstände (Ölkohlenbildung, Kontakterosion ) > Häufigere Lastwechselsituationen, abhängig von volatiler werdender Erzeugung > Wirbelstrom- und Magnetisierungsverluste im Trafokern Die Anforderungen an den Transformator und seine Teilkomponenten hat wegen der höheren Leistungsdichte und erhöhte betriebliche Anforderungen durch neue Lastsituationen im Verteilnetz weiter zugenommen. SEITE 3

4 Badewannenkurve Kinderkankheiten unerwartete Ausfälle erwartete Alterung Ausfallrisiko Maßnahmen? Lebensdauer SEITE 4

5 Entwicklung der 110-kV-Transformatoren (für die Jahre 2008 bis 2014) Verschrottung Bestand Ende SEITE 5

6 Life Cycle Management Beschaffung und Fertigung Instandhaltung und Wartung Zustandsbewertung Austausch, Entsorgung Das Life Cycle Management bezieht alle Stationen im Leben der Komponente mit ein mit dem Ziel einer kosteneffizienten und strategisch optimierten Sicherstellung der Verfügbarkeit und Betriebssicherheit SEITE 6

7 Mit der Beschaffung beginnt das Life Cycle Management Technische Spezifikationen > Setzen von qualitativen Standards, > Austauschbarkeit vs. Typenvielfalt > betriebliche Anforderungen und Schnittstellen Entwicklung > Freigabe von neuen Komponenten > Gremienarbeit und Normung > Design-Review Qualitätssicherung > Präqualifizierung > Fertigungsbegleitende QS-Prüfungen > Routine- / Typprüfungen > Werksabnahmen / FAT / SAT Quelle: MR Quelle: Areva SEITE 7

8 Transport, Montage und Inbetriebnahme Transport > via Wasser, Schiene, Straße > Transport nur über Fachbetriebe > kritische Momente: Umladen, Heben Montage > Primär- und Sekundäranschlüsse > Rohrleitungen, ggf. Ausdehnungsgefäß > Lüfter, Kühler Inbetriebnahme > Ölprobennahme, Ölaufbereitung > Dielektrische, visuelle und Funktionsprüfungen > Signale und Meldungen > Protokolle, Fingerprints SEITE 8

9 Instandhaltung und Wartung Inspektion > Feststellen des IST-Zustandes > Isolationssysteme, Durchführungen > Kessel, Rohrleitungen > Lüfter, Kühler > Melde- / Schutzeinrichtungen Wartung > Bewahrung des Soll-Zustandes > Ölaufbereitung (mobil / automatisiert) > Stufenschalter, Motorantriebe > Erneuerung von Dichtungen > Aktivteiltrocknung im Vakuumofen > Nachspannen von Kern und Wicklung SEITE 9

10 Störungsaufklärung Befundung > Teilentladungsmessung > Thermografie > Stationäre und mobile Prüffelder > visuelle Inspektion / Boroskopie Behebung > Großtransformatorenwerkstatt > Reparatur, Ersatzteilmanagement > Trocknungsofen, Ölaufbereitung > Schadensberichte, Dokumentation > Root-Cause-Analysen (RCA) SEITE 10

11 Monitoring und Überwachung Offline-Monitoring > Gas-in-Öl-Analysen (DGA), Ölanalytik > Teilentladungsmessung > C- / tan-delta-messungen > Frequency-Response-Analysis Online-Monitoring > Gas-in-Öl (H2) > Drehmomentüberwachung Stufenschalter > Temperaturüberwachung > Strom, Spannung, Leistung SEITE 11

12 Beispiele der Diagnostik (I) Öl-Analytik > Gelöste Gase / Zersetzungsprodukte lassen auf Teilentladungen oder Hot Spots schließen > Wassergehalt, Durchschlagspannung, Verlustfaktor > Trigger für weitere Messungen Teilentladungsmessung > Visuelle Detektion und Ortung von TE über UV-sensitive Kamera > elektrische Messung durch Auskopplung scheinbarer Ladung > akustische Ortung von TE-Quellen SEITE 12

13 Beispiele der Diagnostik (II) Widerstandsmessung > Isolationswiderstandsmessung zur Feststellung von Schwächen im Isolationssystem > Wicklungswiderstände zur Detektion von Kontaktübergangswiderständen oder Windungsschlüssen Frequency-Response-Analysis > Antwortverhalten im Frequenzbereich > Resonanzen im System werden durch Verformungen (z.b. Wicklungsversatz) verstimmt im Spektrum sichtbar > sinnvoll als Fingerprint-Messung SEITE 13

14 Zustandsbewertung Transformatoren schlecht MIT Kriterium Alter gut Zustandsbewertung Baujahr SEITE 14

15 Zustandsbewertung Transformatoren schlecht OHNE Kriterium Alter gut Zustandsbewertung Baujahr SEITE 15

16 Austausch und Entsorgung Austausch > Austausch von veralteten Komponenten > Isolieröltausch, Stufenschalter, Durchführungen, Radiatoren, > Technische Bewertung unter wirtschaftlicher Berücksichtigung der Restlebensdauer > Lebensdauerverlängernde Maßnahmen Entsorgung > technisch-wirtschaftliche Bewertung liefert Entscheidung über Abrüstung / Verschrottung > Einbindung von Fachbetrieben > ggf. Schadstoffentsorgung SEITE 16

17 Retrofit als Alternative: Lüfter-Nachrüstung Nachrüstung erspart Austausch > Nachrüstung von 8 Lüftern: Umrüstung von ONAN auf ONAF > Erhöhung der Leistung durch verbesserte Wärmeabfuhr > Gesteigerter Leistungsbedarf vor Ort kann bedient werden ohne Neuanschaffung, bzw. Austausch des Transformators > Erhöhung der Scheinleistung von 30 MVA auf 37 MVA > Überlastbarkeit des Transformators 120% möglich, jedoch mit erhöhtem Lebensdauerverbrauch SEITE 17

18 Beispiele einer Austauschstrategie Tauschkette A Schrott Anlage 1 Trafo Z 110/30 40 MVA Neu 110/30/10 Dreiwickler 40 MVA 2012 steht beim Hersteller Tauschkette B Schrott Anlage 2 Trafo X 110/30 40 MVA 1963 Anlage 3 Trafo Y 110/10(30) 40 MVA 2007 Neu 110/30/10 Dreiwickler 40 MVA 9/2014 Das Asset-Management leitet unter Berücksichtigung des verfügbaren Budgets aus der technischen Zustandsbewertung eine optimierte Austauschstrategie ab SEITE 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit. SEITE 19