Warum Zustandsüberwachung wichtig ist, wenn Stromnetze mehr von bestehenden Anlagen verlangen
Von höherer Auslastung zu besserer Anlagensichtbarkeit
Stromsysteme müssen mehr leisten.
Galisierung, Integration erneuerbarer Energien, Rechenzentren und industrielle Entwicklung erhöhen die Nachfrage nach Strominfrastruktur. Gleichzeitig sehen sich Versorgungsunternehmen mit längeren Lieferzeiten für Geräte, Lieferkettenbeschränkungen und steigenden Investitionskosten konfrontiert.
Dies schafft eine grundlegende Herausforderung: Wie kann die bestehende Strominfrastruktur effektiver genutzt werden, während Zuverlässigkeit und Risikomanagement für Anlagen aufrechterhalten werden?
Ein kürzlich veröffentlichter Artikel von CIGRE, “Ein Netz, das mehr leisten muss – Möglichkeiten, Grenzen und Risiken für die Erhöhung der Überlastfähigkeit von Transformatoren” untersucht diese Frage aus der Perspektive der Transformatorbelastung. Der Artikel hebt einen breiteren Wandel im Asset-Management von Stromsystemen hervor: Anstatt sich nur auf feste Betriebsgrenzen zu verlassen, setzen Versorgungsunternehmen zunehmend auf Zustandsinformationen, Überwachungstechnologien und risikobasierte Entscheidungsfindung.
Das gleiche Prinzip gilt für andere kritische elektrische Anlagen, einschließlich GIS und GIL.
Warum Betriebsgrenzen nicht alles sind
Traditionell werden elektrische Geräte mit definierten Margen betrieben, um die Zuverlässigkeit unter normalen und Notfallbedingungen zu gewährleisten.
Bei Transformatoren beispielsweise kann eine höhere Belastung die Temperatur erhöhen, die Alterung der Isolierung beschleunigen und die Belastung von Komponenten erhöhen. CIGRE stellt fest, dass Fortschritte in der thermischen Modellierung, der Forschung zur Alterung der Isolierung, der Feuchtigkeitsbewertung und der Online-Überwachung eine bessere Sicht auf den Zustand von Transformatoren ermöglichen und Möglichkeiten für ein zustandsbasiertes Anlagenmanagement schaffen.
Das wichtige Konzept ist nicht einfach:
“Wie viel kann das Gerät tragen?”
sondern zunehmend:
“In welchem Zustand befindet sich das Gerät und wie viel Betriebsfähigkeit bleibt?”
Dieser Wandel von statischen Grenzen hin zu zustandsinformierten Entscheidungen wird immer wichtiger, da Versorgungsunternehmen versuchen, mehr Wert aus bestehender Infrastruktur zu ziehen.
Das gleiche Prinzip gilt für gasisolierte Anlagen
Bei GIS- und GIL-Systemen ist das Isoliergas ein wesentlicher Bestandteil des Isolationssystems des Geräts.
Die Qualität und der Zustand des Gases können daher wichtige Informationen während der Inbetriebnahme, Wartung und Fehlerbehebung liefern.
Mehrere Parameter sind besonders relevant:
- SF₆-Reinheit
- Taupunkt / Feuchtigkeitsgehalt
- SO₂ und andere Zersetzungsprodukte
- Gasdruck und -dichte
- SF₆-Leckage
Diese Messungen ersetzen keine anderen Formen der GIS-Zustandsbewertung. Stattdessen liefern sie ergänzende Informationen, die Ingenieuren helfen können, den Gaszustand zu bewerten und potenzielle Probleme während des Lebenszyklus des Geräts zu identifizieren.
Feuchtigkeit ist besonders wichtig
Feuchtigkeit in gasisolierten Geräten kann die Isolationsleistung beeinträchtigen und auch auf Probleme im Zusammenhang mit Installation, Abdichtung, Wartung oder Gasbehandlung hinweisen.
Aus diesem Grund wird die Taupunktmessung häufig zur Bewertung des Zustands von Isoliergasen verwendet.
Eine zuverlässige Messung kann helfen, praktische Fragen zu beantworten, wie zum Beispiel:
- Ist das Gas ausreichend trocken?
- Ist Feuchtigkeit in das Gehäuse eingedrungen?
- Ist das Gerät zur Inbetriebnahme bereit?
- Hat sich die Gasqualität nach der Wartung geändert?
- Ist eine zusätzliche Trocknung oder Gasbehandlung erforderlich?
Dies macht die Feuchtigkeitsmessung zu mehr als einem einfachen Labortest. Sie kann Teil des gesamten Wartungs- und Anlagenmanagementprozesses werden.
Von der Prüfung einzelner Parameter zum Verständnis des Anlagenzustands
Modernes Anlagenmanagement hängt zunehmend von der Kombination mehrerer Informationsquellen ab.
Für Transformatoren hebt CIGRE Technologien hervor, darunter faseroptische Temperaturüberwachung, Analyse gelöster Gase, Feuchtigkeitssensoren, thermische Modellierung und digitale Zwillinge. Diese Technologien können Anlagenbetreibern helfen, die Beziehung zwischen Betriebsbedingungen und Gerätezustand besser zu verstehen.
Für GIS und GIL kann ein ähnlicher Ansatz die Kombination umfassen:
Gasqualität + Feuchtigkeit + Zersetzungsprodukte + Druck/Dichte + Leckageinformationen + Betriebshistorie
Anstatt eine einzelne Messung isoliert zu betrachten, können Ingenieure mehrere Parameter verwenden, um ein vollständigeres Bild des Gerätezustands zu erstellen.
Dies ist besonders relevant, wenn Geräte viele Jahre in Betrieb bleiben müssen und Wartungsentscheidungen Zuverlässigkeit, Betriebsanforderungen und Lebenszykluskosten abwägen müssen.
Warum genaue Gasprüfungen wichtiger werden
Mit zunehmender Nutzung der bestehenden Strominfrastruktur steigt auch die Bedeutung zuverlässiger Zustandsinformationen.
Wenn Geräte näher an ihren praktischen Grenzen betrieben werden, wird Unsicherheit bedeutsamer.
Für GIS und GIL kann eine genaue Gasprüfung mehrere Phasen des Gerätelebenszyklus unterstützen:
1. Inbetriebnahme
Vor der Spannungszuschaltung kann die Gasqualität und -feuchtigkeit überprüft werden, um sicherzustellen, dass das Isoliermedium den erforderlichen Zustand erfüllt.
2. Regelmäßige Wartung
Regelmäßige Messungen können helfen, Gasqualitätsaufzeichnungen zu erstellen und Veränderungen im Laufe der Zeit zu identifizieren.
3. Fehlerbehebung
Unerwartete Zunahmen von Feuchtigkeit oder Zersetzungsprodukten können nützliche Informationen bei der Untersuchung abnormaler Bedingungen liefern.
4. Gasrückgewinnung und Wiederverwendung
Während der Wartung kann zurückgewonnenes SF₆ vor der Behandlung und Wiederverwendung analysiert werden. Die Gasanalytik kann helfen zu bestimmen, ob eine Rückgewinnung, Reinigung oder weitere Verarbeitung erforderlich ist.
5. Umweltmanagement
Genaue Leckerkennung und kontrollierte Gasbehandlung können unnötige SF₆-Emissionen reduzieren und ein verantwortungsvolles Management dieses stark wirksamen Isoliergases unterstützen.
Hin zu einem zustandsbasierten Anlagenmanagement
Die Diskussion über die Überlastfähigkeit von Transformatoren verdeutlicht eine größere Transformation im Anlagenmanagement von Stromsystemen.
Das Ziel ist nicht einfach, Geräte härter zu betreiben.
Es ist, Geräte besser zu verstehen.
Bessere Sensoren, verbesserte Modellierung und umfassendere Diagnoseinformationen können Unsicherheiten reduzieren und Anlagenbetreibern ermöglichen, fundiertere Entscheidungen über Belastung, Wartung und Austausch zu treffen.
Die Arbeit von CIGRE zur Transformatorbelastung spiegelt diese breitere Richtung wider. Ihre gemeinsame Arbeitsgruppe A2/D1.82 untersucht Alterungsmechanismen, Feuchtigkeitsverhalten, thermische Modellierung, Komponentenbeschränkungen, Überwachungstechnologien und Risikominderung als Teil einer strukturierten Bewertung der erhöhten Transformatorbelastung.
Für gasisolierte Geräte ist die zuverlässige Gasmesstechnik ein Teil derselben breiteren Philosophie:
Messen → Verstehen → Bewerten → Warten
KSTONE: Unterstützung der Gaszustandsbewertung
KSTONE entwickelt Prüf- und Gasbehandlungsgeräte für SF₆-isolierte und umweltfreundliche Elektrogeräte.
Unser Produktsortiment deckt mehrere Stufen des Gasmanagements und der Zustandsbewertung ab, darunter:
- SF₆-Leckerkennung
- SF₆-Reinheitsmessung
- Taupunkt- und Feuchtigkeitsmessung
- Analyse von SF₆-Zersetzungsprodukten
- Multi-Gas-Analyse
- SF₆-Rückgewinnung und Gasbehandlung
- SF₆-Trennung und -Reinigung
- Gasanalytik für umweltfreundliche Schaltanlagen
Für GIS- und GIL-Betreiber bieten diese Technologien praktische Messwerkzeuge für Inbetriebnahme, Wartung, Fehlerbehebung und Gasmanagement.
Da Stromsysteme weiterhin mehr von bestehender Infrastruktur verlangen, wird eine bessere Anlagenauslastung zunehmend von besserer Anlageninformation abhängen.
Für gasisolierte Geräte ist das Verständnis des Zustands des Isoliermediums ein wichtiger Teil dieser Informationen.
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SF₆-Gasanalysatoren — Reinheit, Taupunkt und Zersetzungsproduktmessung für GIS/GIL-Anwendungen.