Auf welche Objekte sollte sich die GIS-Online-Überwachung konzentrieren? SF6, Teilentladungen und der Zustand der Leistungsschalter

Der Schwerpunkt der Online-Überwachung von GIS-Anlagen liegt nicht auf einzelnen Sensoren, sondern auf der Einrichtung einer kontinuierlichen Überwachung der Gas-, Isolations-, Leistungsschalter-, Ableiter- und Kompensatorzustände der GIS-Anlagen. Zu den gängigen Anwendungsbereichen zählen die Online-Überwachung von SF₆, die Online-Überwachung von GIS-Leistungsschaltern, die Online-Überwachung von Teilentladungen in GIS-Anlagen, die Online-Überwachung von Ableitern und die Online-Überwachung von GIS-Kompensatoren.

Bei der Auswahl eines GIS-Online-Überwachungssystems sollten die vor Ort vorhandenen Geräte, die Steuerungslogik, die Kommunikationswege und die Wartungsmodalitäten berücksichtigt werden. Zubehör für Stromversorgungsanlagen und Online-Überwachungsgeräte werden in der Regel nicht isoliert betrieben, sondern arbeiten gemeinsam mit Transformatoren, Schaltanlagen, Kabeln, Backend-Plattformen, Alarmkreisen und Betriebs- und Wartungsabläufen. Eine klare Definition des Anwendungsszenarios ist für die Beschaffung und die spätere Wartung von größerem Nutzen als das bloße Aufzählen von Modellbezeichnungen.

1. Kernfunktionen und Zielgruppe

2. Bei der Auswahl sollte man zunächst die Anforderungen vor Ort berücksichtigen

GIS-Anlagen sind kompakt gebaut, und die Kosten für Wartungsarbeiten bei Stromausfällen sind hoch. Sobald Probleme mit der internen Isolierung, dem Gaszustand oder den mechanischen Bauteilen auftreten, lassen sich diese bei manuellen Inspektionen oft nicht rechtzeitig erkennen. Die Online-Überwachung wandelt nicht sichtbare Zustände in Daten um, die aufgezeichnet, trendanalytisch ausgewertet und als Alarmsignale genutzt werden können, und eignet sich daher besser zur Erkennung sich langsam entwickelnder Mängel.

3. Hinweise zur Bereitstellung und zum Betrieb

Bei der Online-Überwachung von SF6 liegt der Schwerpunkt auf dem Zustand des Gases, bei der Online-Überwachung von Teilentladungen auf internen Isolationsfehlern und Entladungsaktivitäten, bei der Online-Überwachung von Leistungsschaltern auf deren Auslösung und dem Zustand des Antriebsmechanismus, während die Überwachung von Blitzableitern und Dehnungsfugen ergänzende Erkenntnisse hinsichtlich des Schutzes von Anlagen und Bauteilen liefert. Bei neu errichteten Umspannwerken sollten Schnittstellen bereits im Voraus vorgesehen werden; bei umgerüsteten Umspannwerken wird empfohlen, zunächst die kritischen Felder und Geräte mit bekannten Mängeln abzudecken.

Bei Anfragen oder technischen Gesprächen empfiehlt es sich, die Gerätemodelle, Fotos vom Einsatzort, den Installationsort, die Verdrahtungsart, die Anforderungen an den Backend-Zugang sowie den aktuellen Stand des bestehenden Systems bereitzuhalten. Bei Modernisierungsprojekten sollten zudem die Typenschilder der ursprünglichen Geräte, Fotos der Klemmen sowie eine Beschreibung der Steuerkreise bereitgestellt werden; bei Neubauprojekten sollten Stromversorgung, Kommunikation, Platzbedarf für Schaltschränke, Bezeichnungen der Messpunkte und Alarmstufen bereits in der Planungsphase berücksichtigt werden.

4. Häufig gestellte Fragen

1. Wird bei der GIS-Online-Überwachung ausschließlich SF₆ überwacht?

Nein, dazu gehören auch Bereiche wie Teilentladungen, Leistungsschalter, Blitzableiter und Dehnungsfugen.

2. Können bestehende Bahnhöfe umgebaut werden?

Die Planung kann in mehreren Phasen erfolgen, je nach Installationsraum, Zeitfenster für Stromausfälle und Schnittstellenbedingungen.

3. Warum sollte man sich an die einheitliche Plattform anschließen?

Erleichtert die gemeinsame Analyse des Zustands von Geräten wie Transformatoren, Schaltanlagen und Kabeln.

Anmerkung: Der GIS-Status sollte umfassend beurteilt werden.

Der interne Zustand von GIS-Anlagen ist komplex, sodass eine einzelne Messgröße oft nur einen Aspekt widerspiegelt. Der SF₆-Zustand, Signale für partielle Entladungen, die Auslösung von Leistungsschaltern, der Zustand von Blitzableitern und der Zustand von Dehnungsfugen sollten unter Berücksichtigung des Standorts der Anlage, der Betriebsbedingungen und früherer Mängel analysiert werden. Für wichtige Feldabschnitte wird empfohlen, langfristige Trendkurven zu erstellen, um zu beobachten, ob die Daten dauerhaft vom Normalbereich abweichen.

Bei Modernisierungsprojekten ist besonders auf die Zeitfenster für die Installation und die Anschlussbedingungen zu achten. Da die Ausfallzeiten der GIS-Anlagen begrenzt sind, sollten die Installation der Sensoren, die Verlegung der Kabel, der Anschluss an die Schaltschränke und die Inbetriebnahme im Hintergrund im Voraus geplant werden. Je gründlicher die Vorbereitungsarbeiten vor dem Stromausfallzeitfenster abgeschlossen werden, desto geringer sind die Risiken bei der Umsetzung vor Ort.

7. Zusammenfassung

Der Nutzen eines GIS-Online-Überwachungssystems besteht nicht nur in der einmaligen Installation, sondern darin, dass der Zustand der Anlagen leichter erkannt, erfasst und bearbeitet werden kann. Um einen stabilen Betrieb im späteren Verlauf zu gewährleisten, sollten bei der Auswahl des Modells die Anwendungsbereiche, Schnittstellen, Steuerungslogik und Betriebs- und Wartungsprozesse genau festgelegt werden. Bei Unklarheiten hinsichtlich Modell, Abmessungen, Schnittstellen oder technischer Details sind die technische Projektvereinbarung und die aktuellen Herstellerangaben maßgeblich.

5. Bei der integrierten GIS-Online-Überwachung müssen die Objekte einzeln betrachtet werden

GIS-Anlagen sind kompakt gebaut und die unter Spannung stehenden Teile sind gekapselt, sodass der Zustand im Inneren bei routinemäßigen Rundgängen nur schwer direkt zu erkennen ist; daher sollte sich die Online-Überwachung auf die wichtigsten Komponenten konzentrieren. Bei der SF₆-Überwachung liegt der Schwerpunkt auf dem Zustand der Isolierung und des Lichtbogenlöschmediums, bei der Teilentladungsüberwachung auf internen Isolationsfehlern oder Anzeichen für anomale Entladungen, während die Zustandsüberwachung von Leistungsschaltern die Betätigung der Mechanik, die Energiespeicherung und Zustandsänderungen während des Betriebs im Blick hat. Die Zusammenführung dieser Objekte in einem einzigen System bedeutet nicht, dass alle Daten auf dieselbe Weise interpretiert werden; unterschiedliche Überwachungsgrößen erfordern entsprechende Alarmlogiken und Überprüfungsmethoden.

In der Planungsphase wird empfohlen, zunächst die Anzahl der GIS-Abschnitte, die Überwachungsobjekte, die Kommunikationsbedingungen vor Ort, die Schnittstellen zur Backend-Plattform sowie die Betriebs- und Wartungsabläufe zu erfassen. Bei den Schwerpunktabschnitten sollten vorrangig historische Mängel, die Bedeutung der Last, die Betriebsdauer und der Schwierigkeitsgrad bei der Instandhaltung berücksichtigt werden. Nach Fertigstellung des Überwachungssystems sollten die Alarmmeldungen in Trend-, plötzliche Änderungs- und verknüpfte Informationen unterteilt und entsprechend verarbeitet werden, um eine übermäßige Interpretation einzelner Datenänderungen zu vermeiden und sicherzustellen, dass bei gleichzeitigem Auftreten mehrerer Anomalien eine klare Priorisierung erfolgt.

6. Praktischer Nutzen im Bereich Betrieb und Wartung

Der Wert der GIS-Online-Überwachung liegt darin, Zustandsänderungen frühzeitig zu erkennen und eine Grundlage für die Planung von Wartungsarbeiten zu schaffen. Das Betriebs- und Wartungspersonal kann anhand historischer Kurven beurteilen, ob sich Anomalien weiter entwickeln, durch Vergleiche mit ähnlichen Intervallen feststellen, ob bei einzelnen Geräten Abweichungen vorliegen, und durch die Verknüpfung von Daten aus verschiedenen Quellen ermitteln, ob sich Probleme auf einen bestimmten Bereich konzentrieren. Bei wichtigen Umspannwerken trägt die integrierte Online-Überwachung zudem dazu bei, blinde Flecken bei manuellen Rundgängen zu reduzieren und den Schwerpunkt der Inspektionen von einer “zyklischen Rundkontrolle” hin zu einer “problemorientierten Überprüfung” zu verlagern. Solche Systeme ersetzen zwar keine Vor-Ort-Prüfungen, können jedoch die Zielgenauigkeit bei der Planung von Prüfungen und Wartungsarbeiten verbessern.