Konfigurationsschema für die Überwachung partieller Entladungen bei Transformatoren verschiedener Spannungsklassen

• Die Spannungsklasse bestimmt die Risikoklasse: Je höher die Spannung, desto größer ist die Gefahr durch partielle Entladungen; dies stellt auch höhere Anforderungen an die Genauigkeit und Zuverlässigkeit des Überwachungssystems, weshalb die Konfigurationsstrategie entsprechend der Spannungsstufe abgestuft gestaltet werden muss
• 10-kV-/35-kV-Verteilungstransformator: Da es sich um die größte Anzahl handelt, die einzelnen Standorte jedoch von relativ geringer Bedeutung sind, empfiehlt sich der Einsatz kostengünstiger Lösungen mit einem oder zwei Sensoren, wobei der Schwerpunkt auf Standorten liegen sollte, an denen es häufig zu Störungen kommt oder deren Wartung und Betrieb schwierig ist.
• 110-kV-Haupttransformator für den städtischen Bereich: Die Bedeutung liegt im oberen mittleren Bereich; es wird empfohlen, eine 4-Kanal-Lösung mit zwei Sensoren (Ultraschall + Hochfrequenzstrom) zu verwenden, um ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Leistung und Investitionskosten zu erzielen.
• 220-kV-/500-kV-Haupttransformator: Da es sich um einen zentralen Knotenpunkt des Stromnetzes handelt, dessen Ausfall weitreichende Auswirkungen hätte, sollte ein kombiniertes Verfahren aus Ultraschall, Hochfrequenzstrom und Ultrahochfrequenz eingesetzt werden, um keine Überwachungslücken zu lassen.

1. Strategie zur mehrstufigen Konfiguration

2. Detaillierte Erläuterung der Konfiguration der einzelnen Spannungsebenen

2.1 Verteiltransformator (10 kV/35 kV)

Da es eine große Anzahl von Verteilungstransformatoren gibt, die zudem weit verstreut sind, ist es weder möglich noch erforderlich, jeden einzelnen mit einem Online-System zur Überwachung von Teilentladungen auszustatten. Die Konfigurationsstrategie sollte auf einem selektiven Einsatz basieren – vorrangig sollten Transformatoren installiert werden, die wichtige Verbraucher versorgen, sowie alte Transformatoren und solche, bei denen in der Vergangenheit Störungen aufgetreten sind. Der Ansatz basiert hauptsächlich auf einzelnen Ultraschallsensoren, da diese am einfachsten zu installieren und am kostengünstigsten sind. Bei besonders wichtigen Verteilungstransformatoren kann auf eine Lösung mit zwei Sensoren umgestellt werden.

2.2 Städtisches Umspannwerk (110 kV)

110-kV-Umspannwerke befinden sich in der Regel in städtischen Lastzentren, sodass Stromausfälle weitreichende Auswirkungen haben. Eine 4-Kanal-Lösung mit Ultraschall- und Hochfrequenzstrom-Doppelsensoren bietet ein gutes Preis-Leistungs-Verhältnis. Zwei Ultraschallsensoren, die an verschiedenen Stellen des Transformators angebracht sind, dienen als Referenz für die Lokalisierung von Entladungen, während zwei Hochfrequenzstromsensoren jeweils die Teilentladungsimpulse im Erdungskreis des Eisenkerns und der Klemmstücke überwachen.

2.3 Knotenpunkt-Umspannwerk (220 kV)

220-kV-Umspannwerke sind Knotenpunkte des regionalen Stromnetzes, an denen deutlich höhere Anforderungen an die Vollständigkeit und Zuverlässigkeit der Überwachung gestellt werden. Das dreifache Sensor-Fusionskonzept nutzt Ultraschall zur Ortung, Hochfrequenzstrom zur hochsensiblen Erfassung und Ultrahochfrequenz zur störungsunempfindlichen Bestätigung, wobei die drei Sensoren sich gegenseitig überprüfen. Die 6-Kanal-Konfiguration ermöglicht den Einsatz von Sensoren an jedem Erdungskreis und an mehreren Tankstandorten.

2.4 Hauptumspannwerk (500 kV)

Die Bedeutung von 500-kV-Umspannwerken ist unbestritten – der Ausfall eines einzelnen Haupttransformators beeinträchtigt die Sicherheit des gesamten regionalen Stromnetzes. Neben der Lösung mit drei Sensoren sollte auch die redundante Konfiguration kritischer Sensoren in Betracht gezogen werden, ebenso wie die Integration der Daten zur Teilentladungsüberwachung in die integrierte Überwachungsplattform auf Umspannwerksniveau und die Realisierung einer mehrdimensionalen kooperativen Diagnose in Verbindung mit der Ölchromatographie und der Temperaturüberwachung.

3. häufig gestellte Fragen

3.1 Frage: Lohnt sich der Einbau einer Teilentladungsüberwachung in einen Verteiltransformator?

Antwort: Eine flächendeckende Installation an allen Verteiltransformatoren wäre in der Tat unwirtschaftlich. Wir empfehlen daher einen selektiven Einsatz: Zunächst sollte an wichtigen Standorten ein Testbetrieb durchgeführt werden, um anhand der tatsächlichen Ergebnisse zu entscheiden, ob das System flächendeckend eingeführt werden soll. Eine schlanke Lösung mit einem einzigen Sensor bietet bereits eine grundlegende Frühwarnfunktion für Teilentladungen und weist ein angemessenes Kosten-Nutzen-Verhältnis auf.

3.2 Frage: Reichen zwei Sensoren für einen 110-kV-Transformator aus? Ist eine Ultrahochfrequenz erforderlich?

Antwort: Bei den meisten 110-kV-Umspannwerken in Städten liegt die elektromagnetische Belastung innerhalb akzeptabler Grenzen, sodass eine Lösung mit zwei Sensoren ausreichend ist. Erst wenn sich das Umspannwerk in der Nähe von starken elektromagnetischen Störquellen wie Rundfunk- oder Radarstationen befindet, sollte eine Umstellung auf eine UHF-Lösung in Betracht gezogen werden.

3.3 Frage: Gibt es Unterschiede bei den Konfigurationsrichtlinien für neu errichtete und umgebaute Bahnhöfe?

Antwort: Bei Neubauten können bereits in der Planungsphase integrierte UHF-Sensoren in die Transformatoren eingebaut werden, um eine optimale Sensoranordnung zu gewährleisten. Bei der Nachrüstung bestehender Anlagen kommen vorwiegend externe Sensoren zum Einsatz, die ohne Unterbrechung der Stromversorgung installiert werden können; Ultraschall- und Hochfrequenzstromsensoren unterliegen dieser Einschränkung nicht.

3.4 Frage: Können Systemdaten verschiedener Spannungsebenen einheitlich verwaltet werden?

Antwort: Ja. Mithilfe einer einheitlichen, integrierten Überwachungsplattform und standardisierter Protokolle für den Datenaustausch können die Daten zur Überwachung partieller Entladungen von verschiedenen Standorten in einem regionalen Diagnosezentrum zusammengeführt werden, wodurch eine zentrale Überwachung und einheitliche Verwaltung ermöglicht werden.

3.5 Frage: Gibt es Empfehlungen für eine universelle Konfiguration, die für verschiedene Spannungsklassen geeignet ist?

Antwort: Wenn man nach einer Konfiguration mit dem breitesten Anwendungsbereich sucht, ist die 4-Kanal-Lösung mit Ultraschall- und Hochfrequenzstrom-Doppelsensoren die Wahl mit der größten Abdeckung – sie bietet eine effektive Überwachung partieller Entladungen für Transformatoren von 35 kV bis 220 kV und weist ein gutes Verhältnis zwischen Preis-Leistung und Anwendungsbereich auf.

Haftungsausschluss: Der Inhalt dieses Artikels dient nur dem technischen Austausch und als Referenz und stellt keine Form von Beschaffungsverpflichtung oder Vertragsangebot dar. Die technischen Parameter des Produkts, die Konfiguration und der Preis des tatsächlichen Vertrags und der technischen Vereinbarung sind maßgebend. Die technischen Daten und Fälle in diesem Artikel stammen aus öffentlichen Informationen und der technischen Praxis, wenn sie ohne vorherige Ankündigung aktualisiert werden.

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