Feuchtemanagement von Leistungstransformatoren

Das Feuchtemanagement stellt heute eine der größten Herausforderungen bei der Wartung ölgekühlter Hochspannungstransformatoren dar. TRANSEC UK Ltd. bietet – mit bescheidener Unterstützung durch das Vaisala Online-Ölfeuchte- und Temperaturüberwachungssystem - ein erstklassiges Online-Feuchtemanagement für ölbefüllte Leistungstransformatoren an.

Maschinen-, Netz- und Verteiltransformatoren gehören zu den kritischsten und kostspieligsten Anlagenteilen eines Versorgungsnetzes. Sie sind äußerst zuverlässig und benötigen nur sehr wenig Wartung, da sie keine sich kontinuierlich bewegenden Teile enthalten. Trotzdem bauen die Materialien der Isolierung mit der Zeit ab und bestimmen so das Ende der Lebensdauer der Transformatoren. 

Überschüssige Feuchtigkeit häuft sich in der Isolierung eines Transformators an, wo mehr als 95 % des Wassers zurückgehalten werden, und erhöht so die Leitfähigkeit und beschleunigt den Alterungsprozess. Werden höhere Feuchtesättigungsgrade erreicht, besteht die Möglichkeit, bei einem plötzlichen Temperaturrückgang, z. B. durch einen Lastabfall, dass sich freies Wasser bildet und es dadurch zu internen „Überschlägen“ und letztendlich zum Kurzschluss kommt.

TRANSEC Trockner – Technologie für das Feuchtemanagement von Transformatoren

TRANSEC UK Ltd. ist ein britisches Unternehmen, das sich mit dem Feuchtemanagement bei Leistungstransformatoren beschäftigt, wie sie hauptsächlich von Kraftwerks- und Netzbetreibern sowie von Stromversorgern eingesetzt werden. Das Unternehmen wurde 2004 als hundertprozentige Tochter der alteingesessenen britischen Firma Bowden Bros Ltd. gegründet, die bereits seit 1930 Komponenten für Hochspannungsnetze herstellt.

Das Unternehmen bietet TRANSEC Online-Trocknungseinheiten für Transformatoren und die damit verbundenen Dienstleistungen an, wie Zylinderaustausch, Montage und Inbetriebnahme. Hauptmärkte sind Asien, der Mittlere Osten und Europa, wohin 80 % der produzierten Anlagen exportiert werden.

Hauptanwendung ist das Feuchtemanagement für in Betrieb befindliche, ölbefüllte Leistungstransformatoren. Es liegt auf der Hand, dass auch für neue Transformatoren ein erheblicher Vorteil durch werkseitig eingebaute Einheiten besteht,wenn es um die Trockenhaltung der Transformatorisolierung und die damit in Verbindung stehende Verlängerung der Lebensdauer geht.

Online-Molekularsieb zur Trockenhaltung von Leistungstransformatoren

Bei einer TRANSEC-Einheit handelt es sich um  in Online-Zeolith-Molekularsieb. Es entzieht dem Öl kontinuierlich Wasser und dient darüber hinaus als Transfermedium für den Wasserentzug aus der Papierisolierung in einem Leistungstransformator. Beim nachträglichen Einbau in einen Transformator senkt die Online-Einheit den Feuchtegehalt in der Isolierung und hält diesen dann aufrecht. Dieser Prozess verlangsamt nicht nur die Alterung, sondern verbessert auch die Kurzschlussfestigkeit der Isolierung und erhöht deren Zuverlässigkeit, besonders bei externen Einflüssen wie z. B. bei Störungen, indem die Festigkeit der Isolierung aufrechterhalten wird. Die Idee eines Molekularsiebs mit Zeolith als Trocknungsmedium ist bereits seit den 1960er Jahren bekannt.

 Es ist jedoch erst seit Kurzem möglich, mit synthetischen Kügelchen die Porengröße bei der Herstellung so genau zu kontrollieren, dass die Adsorptionseigenschaften, die ein modernes Molekularsieb ausmachen, zu erreichen sind, ohne dass gleichzeitig die aufgezeichneten DGA-Daten (Dissolved Gas Analysis) außer Kraft gesetzt werden. Die TRANSEC-Einheiten, ausgerüstet mit einer Ölkreislaufpumpe und einen Inline-Partikelfilter, bestehen aus einem oder drei in Reihe geschalteten Zylindern. Jeder Zylinder enthält eine ein Meter hohe Säule aus synthetischem Zeolith. Die Montage, Inbetriebnahme und Wartung sowie der Austausch des aktiven Materials können ohne eine Lastabkopplung des Transformators durchgeführt werden, was erhebliche Kostenvorteile für den Anlagenbetreiber mit sich bringt. Eine 3-zylindrige Einheit kann bis zu 10 Liter Wasser abscheiden, bis der Sättigungszustand erreicht wird. In Abhängigkeit vom Wassergehalt des Transformatoröls liegt die Betriebszeit einer TRANSEC-Einheit zwischen einem und mehreren Jahren. Nach Erreichen der Sättigung wird/werden der/die Zylinder einfach ausgetauscht. Jeder Zylinder ist mit einer Seriennummer gekennzeichnet, und sein „Liefergewicht“ wird in einer Datenbank registriert. Aus dem direkten Vergleich nach der Sättigung lässt sich die Menge des absorbierten Wassers errechnen und so der Trocknungsprozess steuern. Die Einheiten sind außerdem mit Probenahmepunkten ausgestattet, an denen vom Betreiber Ölproben zur weiteren labortechnischen Untersuchung entnommen werden können.

Kontinuierliche Feuchteüberwachung mit dem Vaisala MMT162

Die TRANSEC-Einheiten sind mit Feuchte- und Temperaturüberwachungen sowohl in den Ein- als auch Auslassölleitungen verfügbar. Ein annähernd gleich hoher ppm-Wert sowohl im Einlass als auch im Auslass einer Einheit zeigt dem Netz- bzw. dem Kraftwerksbetreiber den Sättigungszustand an, und der Austausch der Zylinder kann somit veranlasst werden. Um die Umweltbelastung zu minimieren, sind die TRANSECZylinder recycelbar. Das Unternehmen bietet einen entsprechenden Austauschdienst an.

Vaisala Ölfeuchte- und Temperaturmesswertgeber können zur Online-Überwachung des Sättigungsgrades der Trocknereinheiten in Echtzeit eingesetzt werden. Vaisala arbeitet seit dem Jahr 2000 mit TRANSEC UK Ltd. zusammen und vorher bereits mit der Firma Bowden Bros Ltd. Bisher waren die TRANSEC-Einheiten mit dem Vaisala Ölfeuchte- und Temperaturmesswertgeber HMP228* zur Überwachung ausgerüstet. Nachdem der Vaisala HUMICAP® Ölfeuchte- und Temperaturmesswertgeber MMT162 auf den Markt gebracht wurde – eine Entwicklung, die auch durch die besonderen Qualitätsansprüche der Firma TRANSEC UK Ltd. gefördert wurde, stellt sich schnell heraus, dass dieser technisch wie kostenmäßig die bessere Lösung für diese spezielle Anwendung ist. Dank seiner kompakten Größe lässt sich der MMT162 leicht in ein T-Stück der Ölleitung in einer TRANSEC-Einheit montieren. Stromversorgung und Signalausgang können mit Standardkabeln angeschlossen werden, die Nachrüstung älterer Einheiten ist ebenfalls mit Standardanschlüssen möglich. Der MMT162 bietet die Feuchte- und Temperaturmessung über zwei simultane Ausgänge an: analog und digital per RS485.

 Zuverlässige und stabile Messungen sind entscheidend, da sie nicht nur der Überwachung der Ölfeuchte dienen, sondern auch die Funktion des Feuchtemanagements wiedergeben. Aufgrund der Art des Haupteinsatzgebietes der TRANSEC-Einheiten, z. B. im Hoch- und Höchstspannungsbereich, ist das regelmäßige Betreten dieser Bereiche zu Kalibrierzwecken keine verantwortbare Option. Daher ist die Zuverlässigkeit der Sensoren unverzichtbar.

Der Kunde im Fokus

TRANSEC UK Ltd. konzentriert sich ganz auf die Unterstützung seiner Kunden bei der Beherrschung der Feuchtigkeit in Leistungstransformatoren. Die TRANSEC-Einheiten mit der Vaisala MMT162-Überwachung zeigen das Messergebnis nicht nur auf einem Display vor Ort an, sondern sind auch in der Lage, das Messsignal an das jeweilige kundeneigene Datenerfassungssystem weiterzuleiten.

Darüber hinaus ist auch die Berechnung des Feuchtegehalts der Feststoffisolierung auf der Grundlage der gemessenen Ölfeuchte möglich. Sind die Einheiten mit einem Überwachungssystem verbunden, wird der Anwender auf die Sättigung der Zylinder hingewiesen und somit der Einsatz der Einheiten optimiert. TRANSEC UK Ltd. weitet seine Angebotspalette kontinuierlich aus und beobachtet neue Trends und den Wissensstand auf dem Gebiet der Hochspannungstechnik, um seinen Kunden auch in Zukunft optimale Dienstleistungen anbieten zu können.

„Die größte Herausforderung in unserem Geschäft ist es, die Kunden vom Nutzen eines Online-Trocknungssystems als vorbeugende Wartungsmaßnahme zu überzeugen. Hier gilt das gleiche wie bei Versicherungen: Nur wenn man sie wirklich benötigt, merkt man, wie nützlich sie sind. Mit den niedrigen Kosten, die vielleicht unter 0,5 % der Kosten für einen mittelgroßen Leistungstransformator liegen, und mit nur sehr geringen Betriebskosten sollte die Wahrscheinlichkeit, dass man mit dieser Investition die Lebensdauer eines Transformators verdoppeln kann, auch für die Buchhaltungsabteilung eines Unternehmens attraktiv sein!”

– James B. Shimwell, TRANSEC UK Ltd

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Dieser Artikel wurde erstmals in Vaisala News 185/2011 veröffentlicht.

*MMT330 hat HMP228 ersetzt.