C50 — Durchführungs- und Fehlererkennungsmonitor für Transformatoren

Erkennt Ausfälle an Durchführungen und Stufenschalter frühzeitig – mit integrierter Gasanalyse, Kühlung und Spannungsregelung

Dynamic Ratings C50

Durchführungsund Transformatorüberwachung

DYNAMIC RATINGS

C50

Durchführungsund Fehlererkennungsmonitor für Transformatoren

Durchführungsund Fehlererkennungsmonitor für Hochspannungs-Leistungstransformatoren

Risikominderung

Auf Basis von Online-Zustandsdaten löst das System einen Alarm aus, sobald ein Problem auftritt; so lässt es sich früh erkennen und beheben, bevor es sich verschlimmert. Ein Transformatorausfall kann katastrophale Folgen haben: Die Kenntnis des tatsächlichen Zustands jedes Betriebsmittels senkt Ausfallraten und ungeplante Abschaltungen.

Geringere Wartungskosten

Integrierte Analysefunktionen filtern die Zustandsdaten und zeigen automatisch an, welche Probleme Wartung oder Aufmerksamkeit erfordern. So verwenden Betriebsteams ihre Zeit für die Problemlösung statt für das manuelle Sammeln von Daten für eine Offline-Bewertung.

Mehr Sicherheit

Zustandsüberwachung erhöht die Arbeitssicherheit: Sie verbessert das Lagebewusstsein vor dem Einsatz der Teams, reduziert Vor-Ort-Einsätze, liefert Warnungen und Anweisungen und unterstützt die Einhaltung der Sicherheitsnormen der Branche.

Längere Lebensdauer

Die Echtzeitmessung der Betriebsparameter bietet ständigen Einblick in den Zustand des Betriebsmittels und die Sicherheit, es entsprechend zu belasten. Werden diese Daten für strategische Entscheidungen genutzt, lässt sich die Lebensdauer des Transformators maximieren und sein Austausch planen.

Durchführungsüberwachung: Messprinzip

Kontinuierliche Online-Überwachung

Bis zu 50% der Durchführungsausfälle enden in einem Brand – ein ernstes Risiko für Transformator und Personen. Im Gegensatz zu Offline-Prüfungen, die nur alle paar Jahre erfolgen, ist die Online-Überwachung kontinuierlich, bei normaler Betriebsspannung und -temperatur, und liefert Kapazität und Leistungsfaktor jeder Durchführung in Echtzeit.

Stromsumme und Spannungsreferenz

Beim Stromsummenverfahren werden bis zu sechs Sensoren angeschlossen, um zwei Durchführungssätze zu überwachen: Unter symmetrischen Bedingungen ist die Vektorsumme der Ableitströme null, wenn Leistungsfaktor und Kapazität jeder Durchführung übereinstimmen; jede Abweichung weist daher auf eine Verschlechterung hin. Beim Spannungsreferenzverfahren werden bis zu drei Sensoren und drei Spannungsreferenzsignale angeschlossen und der Leistungsfaktor jeder Durchführung unabhängig berechnet.

Kapazität und Leistungsfaktor

Beide Verfahren verfolgen kontinuierlich Kapazität und Leistungsfaktor jeder Durchführung – die Parameter, die frühzeitig vor einem dielektrischen Fehler warnen: Ein Kapazitätsabfall kann auf ein Ölleck hindeuten, ein steigender Leistungsfaktor auf eindringende Feuchtigkeit. Die Aufzeichnung ihres Verlaufs ermöglicht es, die Wartung lange vor einer Offline-Prüfung zu planen.

Teilentladung, gelöste Gase und Feuchtigkeit

Teilentladung

Das Teilentladungsmodul misst direkt die elektrischen Entladungssignale im Transformator und in der angeschlossenen Schaltanlage und reagiert damit wesentlich schneller als die Online-Analyse gelöster Gase. Über die Messanschlüsse der Durchführungen erreicht es Stellen im Transformatorinneren, die die akustische Überwachung kaum erfasst, und seine Störunterdrückung unterscheidet interne von externen Quellen.

Analyse gelöster Gase (DGA)

Wasserstoff ist der früheste Indikator für die meisten inneren Fehler, insbesondere für Isolationsprobleme. Dank der offenen Architektur bindet das Gerät Multigasund Feuchteanalysatoren von Drittanbietern über eine serielle Verbindung ein, wobei die Messgenauigkeit erhalten bleibt und die Daten auf denselben Webseiten wie die übrigen Transformatorgrößen zusammengeführt werden.

Feuchtigkeit und Isolationszustand

Die aktive Feuchtemodellierung und der Isolationszustand sind Teil der erweiterten Analysefunktionen der Plattform, die den Aufwand für das Erfassen und Auswerten von Zustandsdaten verringern und dem Wartungsteam Zeit für die Lösung der erkannten Probleme verschaffen.

OLTC und Kühlsystem

OLTC: Früherkennung von Problemen

Von allen Komponenten des Transformators hat der Laststufenschalter die höchste Ausfallrate; fällt er aus, kann der Transformator die Spannung nicht mehr regeln. Das Gerät überwacht Strom und Spannung des Stufenschalter-Motorantriebs und alarmiert bei jeder unerwarteten Abweichung.

Schaltzähler und Kontaktverschleiß

Für jede Stufenstellung wird ein eigener Schaltzähler geführt, der einen Überblick über den bisherigen Betrieb des Stufenschalters gibt und übermäßige Schalthäufigkeit erkennen lässt. Weitere Funktionen umfassen den Kontaktverschleiß je Stufe, die Kontaktüberhitzung (Delta T), einen Alarm bei langsamer Stufenschaltung sowie die Überwachung des OLTC-Luftentfeuchters.

Zustand und Steuerung des Kühlsystems

Ein Ausfall der Kühlung kann zur Auslösung des Transformators führen. Das Gerät überwacht den Strom von Lüftern und Pumpen, den Schützstatus und den Ölfluss, liefert frühzeitige Fehlerhinweise und unterstützt die zustandsorientierte Instandhaltung.

Funktionen der Kühlungssteuerung

• Diskrete Steuerung von mehr als zwei Kühlstufen.
• Lüftersteuerung mit zwei Drehzahlen für geräuscharme Anwendungen.
• Automatische Verwaltung der Laufzeiten paralleler Pumpen zum Ausgleich ihres Verschleißes.
• Drehzahlvariabler Ausgang für Kühler mit Frequenzumrichterantrieb.

Thermisches Modell, Spannungsregelung und Glasfaser

Erweiterte thermische Modellierung und Hotspot

Das thermische Modell folgt den neuesten Branchennormen und passt die berechnete Wicklungs-Hotspot-Temperatur an die Bauart des Transformators, den Zustand des Kühlsystems, die stufenspezifischen Verluste und den tatsächlichen Wirkungsgrad der Kühlung an. Die Wicklungstemperatur kann auch direkt mit einer Glasfasersonde gemessen werden – alternativ oder ergänzend zur Berechnung.

Spannungsregelung

Das Gerät kann die primäre Spannungsregelung eines Transformators übernehmen oder ein vorhandenes Regelsystem absichern; dadurch sinkt die Zahl der Geräte am Betriebsmittel und damit der möglichen Fehlerquellen. Die Leitungsspannungsfall-Kompensation wird über die Parameter R und X eingestellt, mit unabhängiger oder inverser Zeitverzögerung.

Parallelbetrieb

Für parallel betriebene Transformatoren unterstützt es die Lastaufteilung nach dem Kreisstrom-, Rückreaktanzoder Master-Follower-Verfahren; im letzteren Fall erfolgt die Kommunikation zwischen den Transformatoren über eine Glasfaserverbindung.

Glasfaserkommunikation

Das Hauptprozessormodul bietet eine 10/100 Base-T-Kupferund eine Glasfaser-Netzwerkverbindung mit integriertem Switch, über den ein Wartungs-PC angeschlossen werden kann, ohne die zweite Netzwerkverbindung zu unterbrechen.

Modulare, offene Architektur zur Überwachung von Durchführungen, OLTC, Kühlung und gelösten Gasen auf einer Plattform.

Architektur und Module

Prozessor, Stromversorgung und Kommunikation

Hauptprozessormodul, universelles Netzteilmodul (110-240 VDC oder 110-250 VAC; 48 VDC und andere Spannungen auf Anfrage) und Kommunikationsmodul sind in jeder Konfiguration Pflicht. Unterstützt werden mehrere SCADA-Verbindungen – kritische Alarme an den Betrieb, Diagnosedaten an die Instandhaltung – sowie zwei RS-485-Schnittstellen und optional eine dritte als RS-485, RS-232 oder serielle Glasfaser, mit Masteroder Slave-Betrieb.

Kühlungssteuerung und -überwachung

Die Kühlungssteuerung über Form-C-Relais (Wechsler) sorgt für eine ausfallsichere Auslegung. Jede Karte bietet drei Pt100-RTD-Eingänge in Dreileitertechnik für die Temperatur, vier AC-Stromeingänge für Lastoder Lüfter-/Pumpenstrom und zwei analoge DC-Eingänge, konfigurierbar für 0-1 mA, 4-20 mA oder 0-10 VDC.

Meldemodul und Zusatzkontakte

Das Meldemodul fasst den Status von Alarmkontakten, Schalterstellungen und Schützen zusammen, mit selbstrückstellendem Überstromund Überspannungsschutz. Zusätzliche Kontaktkarten erweitern die Alarmfunktionen, leiten Alarme an SCADA weiter oder steuern lokale Anzeigen und dienen außerdem der Überwachung des Ölausdehnungsgefäßes – Füllstand, Membranbeutel, Stickstoffdruck – sowie von Lastgrößen wie Profil, Leistungsfaktor und Spannungsniveau.

Durchführungskarten und Steuereinheit

Die Stromsummenkarte unterstützt bis zu sechs Durchführungssensoren, erweiterbar auf zwölf Eingänge; die Spannungsreferenzkarte unterstützt bis zu drei Sensoren und drei Referenzsignale mit derselben Erweiterbarkeit. Jede Steuereinheit kombiniert Prozessor-, Kommunikationsund Netzteilmodul mit einer oder mehreren Erweiterungskarten in einem C54oder C59-Gehäuse, je nach Anzahl der benötigten Karten.

Installation und Montage

Montageoptionen

Die Steuereinheit wird auf DIN-Schiene oder Schalttafel montiert. Die Bedieneinheit unterstützt zusätzlich die Montage im 19″-Rack und lässt sich so leicht in vorhandene Schaltschränke des Umspannwerks integrieren.

Gehäuse C54 und C59

Das C54-Gehäuse nimmt bis zu vier Erweiterungskarten auf, das C59 bis zu neun, bei gleicher Tiefe von 126 mm (5,00 in); die Frontplatte wächst von 248 × 212 mm beim C54 auf 375 × 339 mm beim C59, um die zusätzlichen Ein-/Ausgangskarten aufzunehmen.

Wahl des Gehäuses

Das Gehäuse richtet sich nach der Anzahl der Karten, die die Konfiguration erfordert: Das C54 ist kompakter für Anlagen mit wenigen Zusatzfunktionen, während das C59 Raum lässt, um die Überwachung von Durchführungen, OLTC, Kühlung und Spannungsregelung in einem einzigen Gehäuse zu erweitern.

Umgebungsbedingungen

Steuereinheit und Bedieneinheit sind für -40°C bis +70°C ausgelegt und eignen sich damit für die Außeninstallation im Schaltschrank des Umspannwerks.

C59-Gehäuse: bis zu neun Erweiterungskarten, Frontplatte 375 × 339 mm (14,75 × 13,35 in), Tiefe 126 mm (5,00 in).

Software: Web-Dashboard und Kommunikation

Integriertes Web-Dashboard

Jedes Gerät verfügt über ein eigenes Web-Dashboard mit Registerkarten – Übersicht, elektrische Größen, Temperaturen, OLTC, Kühlung, Gesamtüberwachung, Durchführungszustand und erweiterte Variablen –, um die erfassten Daten übersichtlich auszuwerten und zu kommunizieren; es ist jederzeit über jeden Browser im Kundennetz und ohne Softwarelizenzen erreichbar.

Spannungsregelung im Dashboard

Die Registerkarte Spannungsregelung zeigt den Verlauf des Messwerts gegenüber den definierten Sollwerten mit ihren Toleranzbändern, um die Netzqualität zu optimieren und eine Abweichung zu erkennen, bevor sie die Last beeinträchtigt.

Flottenvisualisierung und -management

Eine ergänzende Visualisierungsplattform führt die Daten mehrerer Geräte zusammen und erleichtert so die Priorisierung von Betriebsmitteln in einer großen Transformatorenflotte: Sie zeigt den aktuellen und historischen Zustand auf einen Blick und ermöglicht eine flexiblere Wartungsplanung.

Alarme und Aufzeichnung

Zustandsbasierte Alarme ermöglichen ein Eingreifen, bevor aus einem Problem eine kostspielige Reparatur wird. Jeder Alarm lässt sich über mehrere SCADA-Verbindungen und E-Mail-Benachrichtigungen an die zuständigen Stellen weiterleiten und zur einfacheren Verwaltung in allgemeine, schwere und leichte Alarme gruppieren.

Dynamic Ratings C50 — TECHNISCHE DATEN

Gehäuse der Steuereinheit nach Anzahl der Erweiterungskarten

Für Durchführungen ohne Messanschluss ermöglicht ein Koppelkondensator für 8, 16 oder 28 kV dieselbe Messung von Kapazität und Leistungsfaktor. Typenschildwerte, Alarme und Spannungen in den Screenshots des Web-Dashboards sind illustrative Beispiele und stellen keine Gerätespezifikation dar.