Das Durchschnittsalter der Transformatoren, die weltweit im Einsatz sind, liegt inzwischen bei rund 40 Jahren. Gerade in Europa und in den USA, wo ein Großteil der Stromnetze in den 1960er und 1970er Jahren entstanden, sind sie häufig sogar noch älter. Diese alten Transformatoren durch neue zu ersetzen ist nicht nur teuer, sondern wegen der aktuell sehr langen Lieferzeiten kurzfristig auch gar nicht möglich. Immer mehr Betreiber fragen sich also, wie sie die betagten Betriebsmittel weiterhin sicher und effizient nutzen können.
Transformatoren am Limit: Wie ein digitales Retrofit die Lebensdauer verlängert
Weltweit werden Transformatoren immer älter und müssen dabei mehr leisten als jemals zuvor. Wie lange geht das noch gut? Mit einem digitalen Upgrade von MR können Betreiber ihre Betriebsmittel besser steuern, überwachen und sogar ihre Lebenszeit verlängern.
Transformatoren am Limit: Wie ein digitales Retrofit die Lebensdauer verlängert
Weltweit werden Transformatoren immer älter und müssen dabei mehr leisten als jemals zuvor. Wie lange geht das noch gut? Mit einem digitalen Upgrade von MR können Betreiber ihre Betriebsmittel besser steuern, überwachen und sogar ihre Lebenszeit verlängern.
Kann die Digitalisierung helfen, den Betrieb alter Transformatoren zu sichern? Um das zu beantworten, ist es wichtig zu verstehen, was einen Transformator altern lässt. Es gibt viele Faktoren, die für den Alterungsprozess verantwortlich sind. Doch eine entscheidende Größe für die Lebensdauer stellt die thermische Belastung dar. Sie ist abhängig von der Beanspruchung im Betrieb aber auch äußeren Einflüssen wie etwa Blitzeinschlägen. Zu hohe Temperaturen beschleunigen die Alterung des Isolationspapier in den Wicklungen und setzen auch im Isolieröl komplexe Zersetzungsprozesse in Gang. Dabei entstehen Säuren und Gase, die ihrerseits wieder Alterungsprozesse beschleunigen, indem sie etwa Kontakte oxidieren lassen. Ein wahrer Teufelskreislauf also.
Volle Kontrolle über die Transformatorenkühlung
Ein entscheidender Hebel, die Lebensdauer eines Transformators zu verlängern, ist also die präzise Kontrolle der Temperatur. Vor dem Hintergrund, dass die Transformatoren durch die Integration von Wind- und Solarstrom in die Netze immer stärker beansprucht werden, wird dies ohnehin immer wichtiger. Christian Hofmeister, Project Manager Service Solutions bei MR erklärt: „In den Umspannwerken die Mittel- und Niederspannung verbinden, waren die Trafos über Jahrzehnte nur zu 20 bis 30 Prozent ausgelastet, heute sehen sie Lasten, denen sie in ihrem ganzen Leben zuvor niemals ausgesetzt waren.“
„Eine optimale Auslastung des Transformators, ist nur möglich, wenn man ausreichend Daten über den Zustand des Transformators hat.“
Ein intelligentes Temperaturmanagement ist damit wichtiger denn je. Alte Systeme setzten auf einfache Bimetall-Thermostate, um die Kühlung zu steuern – die sind zwar bewährt, aber ungenau. Mit feineren Sensoren und Software lässt sich die Temperatur in den Wicklungen sehr viel genauer bestimmen und regeln. Und durch eine intelligente Steuerung werden Transformatoren vorausschauend gekühlt, nämlich dann, wenn hohe Lasten zu erwarten sind. Der Effekt: Die Wicklungen altern langsamer und auch das Risiko für chemische Zersetzungen im Isolieröl sinkt. Und wer die Temperatur besser beherrscht, kann auch den Betrieb optimieren und kurzfristige Überlasten zulassen, um das Netz besser zu steuern. „Eine intelligente Steuerung der Kühlanlage und eine optimale Auslastung des Transformators, ist aber erst möglich, wenn man ausreichend Daten über den Zustand des Transformators hat“, erklärt Hofmeister.
ETOS® - die Automatisierungslösung für Leistungstransformatoren
Mit ETOS® – einer offenen Automatisierungslösung für Leistungstransformatoren – und einem breiten Portfolio an Sensoren zur Erfassung relevanter Betriebsdaten an kritischen Punkten im Transformator bietet MR ein umfassendes System zur intelligenten Echtzeitüberwachung und zur Steuerung zentraler Komponenten wie der Kühlanlage. Das ETOS®-System ist modular aufgebaut und so konzipiert, dass es sich problemlos im Rahmen eines Retrofits nachrüsten lässt. Hofmeister erklärt: „Es ist uns wichtig, dass der Kunde genau die Funktionen bekommt, die er braucht. Je nach Auslastung können die Ansprüche an das System unterschiedlich sein, deshalb legen wir jedes ETOS®-System individuell aus.“
Retrofit-Projekt: Im Umspannwerk Meuselwitz hat MITNETZ STROM zwei Transformatoren mit intelligenten Sensoren ausgestattet, bevor die ETOS®-Schaltschränke installiert wurden.
Das MR-Team hat jeden Schritt des Retrofits genau vorbereitet.
Zwei intelligente ETOS®-Steuerschränke ersetzen die alten Motorantriebe.
Bereit für die Zukunft: Die Einrichtung und Inbetriebnahme der ETOS®-Schaltschränke dauerte nur fünf Tage.
Zufriedener Kunde: Jan Schönfeld, Asset Manager bei MITZNETZ STROM (rechts) und Christian Hofmeister von MR.
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Beispiel MITNETZ STROM
MITNETZ STROM, der größte Verteilnetzbetreiber Ostdeutschlands, hat sich für einen solchen Retrofit entschieden und zwei Leistungstransformatoren im Umspannwerk Meuselwitz mit dem ETOS®-System ausgerüstet. Die Nachrüstung umfasste intelligente Sensoren, ein präzises Temperaturmanagement, die vibroakustische Überwachung des Stufenschalters sowie einen elektronischen Luftentfeuchter. Die Retrofit-Arbeiten durch die MR-Techniker dauerten lediglich fünf Tage. Angesichts steigender Anforderungen durch erneuerbare Energien und Elektromobilität bietet diese Digitalisierungslösung eine kosteneffiziente Alternative zum Austausch alter Transformatoren. Das bestätigt auch Jan Schönfeld, Asset Manager bei MITNETZ STROM: „Das Nachrüsten mit Elektronik und Sensorik ist deutlich weniger aufwendig als der Abbau, der Abtransport und der Einbau eines neuen Transformators.“
„Das Nachrüsten mit Elektronik und Sensorik ist deutlich weniger aufwendig als der Abbau, der Abtransport und der Einbau eines neuen Transformators.“
Von einer Zeit- zu einer zustandsbasierten Wartung
Durch die Digitalisierung ist es nicht nur möglich den Betrieb des Transformators zu optimieren und damit die Alterungsprozesse zu verlangsamen. Hofmeister erklärt: „Dadurch, dass man digitalisiert und viele Daten hat, ist es möglich von einer zeitbasierten periodischen Wartung auf eine zustandsbasierte Wartungsstrategie zu wechseln.“ Statt zu starren Wartungsintervallen wird der Transformator auf Basis realer Zustandsdaten gewartet. Durch die kontinuierliche Erfassung relevanter Betriebsgrößen – etwa Temperatur, Feuchtigkeit oder Gasbildung im Öl – und die Kombination mit intelligenter Analytik können Betreiber nicht nur Schäden vermeiden, sondern auch Wartungskosten senken und die Einsatzzeit ihrer der Transformatoren deutlich verlängern.
In drei Schritten zum digitalen Transformator
MR bietet mit der Automatisierungslösung ETOS® in Kombination mit einem breiten Portfolio von Sensoren und Schutzeinrichtungen ein modulares System, mit dem sich Transformatoren jederzeit nachrüsten lassen. Die Retrofits werden von zertifizierten und speziell geschulten Servicetechnikern umgesetzt.
Schritt 1: Bestandsaufnahme
Ein MR-Experte schafft sich im Rahmen einer Vor-Ort-Begehung ein Bild vom Zustand der Betriebsmittel, erfasst bestehenden Transformatoren-Daten und führt bei Bedarf Messungen durch. Alternativ kann der Experte virtuell per Smartphone oder Tablet durch das Umspannwerk geführt werden – die Bestandsaufnahme erfolgt dann aus der Ferne.
Schritt 2: Konfiguration & Planung
Im nächsten Schritt entwickeln die MR-Experten ein individuell auf die Kundenanforderungen zugeschnittenes Digitalisierungspaket. Die Retrofit-Arbeiten werden zudem minutiös geplant, damit vor Ort ein reibungsloser Ablauf im geforderten Zeitrahmen möglich ist.
Schritt 3: Umsetzung des Retrofits
Zum festgesetzten Termin bringen die MR-Servicetechniker alle Komponenten, Materialien und Werkezeuge mit, die für den Retrofit erforderlich sind. Die Betreiber müssen nur den Transformator vom Netz nehmen, damit die Arbeiten durchgeführt werden können. Nach Abschluss des Retrofits kann der Betrieb wieder aufgenommen werden.
