CIGRE / CIRED - Informationsveranstaltung Komponenten und Systeme für Stromnetze Dortmund 15. November 2006 Michael Schäfer Trends bei Transformatoren
Gliederung Forschung und Entwicklung Betriebliche Anforderungen Marktentwicklung
Forschung und Entwicklung Neue Ölsorten - Öle auf pflanzlicher Basis Kriterien für das Ende der Nutzungsdauer Hochtemperatur - Isolationssysteme Thermische Auslegung, Messung der Heißpunkttemperatur Vor-Ort Messungen: TE-Messungen Transferfunktion Feuchtegehalt und Feuchteverteilung
Neue Ölsorten Mineralöl-Produkte Neue Raffinationsprozesse Schwefelverbindungen Längerfristige Preisentwicklung Pflanzenöl-Produkte Alterungsstabilität Betriebserfahrungen Interpretation Gas-in-Öl Vereinzelt sind schon Pilotprojekte mit Isolierölen auf Pflanzenölbasis in Betrieb Erwartungen: Verbesserung der Eigenschaften von Pflanzenöl-Produkten und Preisangleichung an Mineralöl-Produkte
Diagnose des Nutzungsdauerendes Alterungsgesetz nach Arhenius / Montsinger Für Transformatoren mit Öl-Papier Isolationssystem Lebensdauer der Papierisolation t L = t n 2 ϑh 98 C ϑ t n = 150 000 h nach ANSI ϑ = 6 K
Diagnose des Nutzungsdauerendes Fragestellung: Wie stark sind Transformatoren nach 20-40 Jahren Betrieb tatsächlich gealtert? Reihenuntersuchungen bei Verschrottungen Untersuchung von: Furangehalt DP-Wert der Zellulose Gas-in-Öl Entwicklung, besonders CO/CO 2 Dielektrische Eigenschaften, Verlustfaktor, Isolationswiderstand Vorläufiges Ergebnis: Abschätzung des Betriebsalters ist möglich
Betriebliche Anforderungen Wartungsarmer Transformator Höhere Ansprüche an Auslegungsparameter - Verluste und Verlustbewertungen - Lautstärke, Last- und Leerlaufgeräusch Geänderte Belastungsrichtlinie und Auslegungsrichtlinie - Überlastbarkeit Ranking des Bestandes durch Diagnosemethoden Lebensdauerkosten
Wartungsarmer Transformator Anfallende Wartungsarbeiten und Einsparmöglichkeiten Silikagel im Luftentfeuchter erneuern Entnahme von Ölproben Revision des Lastumschalters Überprüfung der Überwachungsgeräte Revision von Lüftern und Pumpen Reinigung der Luftansauggittern Selbsttrocknender Luftentfeuchter Online Gas-in-Öl Sensor Lastumschalter in Vakuumtechnik Selbstdiagnose der Überwachung 100% ONAN Radiatorenbatterien Bewertung der Optionen durch Kostenbetrachtung über gesamte Nutzungsdauer
Wartungsarmer Transformator Hermetisch abgeschlossener Transformator
Wartungsarmer Transformator Netzkuppeltransformator mit Radiatorenkühler
Überlastbarkeit Kontrollierte Überlastung von Transformatoren höhere Versorgungssicherheit - Nutzung von Reserven bei Engpässen (n-1 Fall) optimierte Netzführung - wirtschaftliche Auslastung günstiger Übertragungswege Aktivierung von Übertragungsreserven - höhere Übertragungskapazität ohne Mehrkosten
Arten der Überlastung Kontinuierliche Überlastung Keine höheren Alterungswerte als bei Nennbedingung aufgrund günstiger äußerer Bedingungen Kurzzeitiger Notbetrieb Stark beschleunigte Alterung aufgrund erhöhter Wicklungstemperaturen Nur für Notfälle! Voraussetzung Gewährleistung der Überlastbarkeit sämtlicher Anbauteile, wie: Durchführungen, Stufenschalter, Füllvolumen des Ausdehners, etc.
Marktentwicklung Verlängerung der Nutzungsdauer -> Servicegeschäft und Reparaturgeschäft steigt an Trocknungen Furananalyse Diagnose des Bestandes und Ranking Umfassende Reparaturen fast bis zum Neuzustand Steigende Rohstoffpreise neues Preisgefüge Funktionale Ausschreibungen anstatt Gerätespezifikation Auslastung der Werke & Verlagerung nach Asien Monitoringsysteme als Geschäftszweig etabliert
Verlängerung der Nutzungsdauer Zielsetzungen: - möglichst lange Laufzeit - Betrieb bis zur Ersatzbeschaffung Die Alterung der Zellulose und des Öles muß verlangsamt werden! Maßnahmen: Transformatoren altern durch den Einfluß von Temperatur, Sauerstoff und Wasser Trocknung der Zellulose vor Ort Ölaufbereitung mit mobiler Regenerationsanlage Luftabschluß mit Gummisack im Ausdehnungsgefäß Vor-Ort Reparatur und Austausch gealterter Bauteile Monitoringsysteme zur Zustandsüberwachung
Zusammenfassung und Ausblick Trends bei Transformatoren sind: Entwicklung neuer Ölsorten mit z.t. höheren Temperaturklassen Wartungsarme Transformatoren Verhinderung der Sauerstoffzufuhr durch Luftabschluss Reduzierung des Schallpegels Verlängerung der Nutzungsdauer