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Effektivere Gas-in-Öl-Analyse

So werden Transformatoren zukunftsfit

21. Juni 2023, 8:53 Uhr | Heinz Arnold

Mit dem neuen Verfahren der Nahinfrarotspektroskopie reicht in der Messkammer der »HYDROCAL genX«-Systeme von EMH ein einziger Sensor aus, um die Konzentrationen mehrerer aus dem Transformatorenöl extrahierter Gase gleichzeitig und präzise zu messen.

Mit Hilfe der neuen Systeme von EMH für die Gas-in-Öl-Analyse lässt sich die Effizienz der Fernüberwachung von Leistungstransformatoren deutlich steigern.

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Um kontinuierlich die maximale Verfügbarkeit von Leistungstransformatoren zu gewährleisten, hat sich die Online-Gas-in-Öl-Analyse (DGA) als Standard längst etabliert. Leistungstransformatoren zählen zu den wichtigsten und zugleich teuersten Betriebsmitteln der Stromnetze. Die durchgehende Verfügbarkeit der Anlagen kann durch die permanente Überwachung des Isolationssystems deutlich gesteigert werden, weil dadurch die Notwendigkeit von Wartungsarbeiten frühzeitig erkannt wird.

Denn sobald die Konzentration bestimmter im Öl gelöster Gase festgelegte Grenzen überschreitet, muss der Zustand der Betriebsmittel zeitnah überprüft werden.

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Allerdings waren die Möglichkeiten zur automatisierten Analyse von Transformatorenöl bislang aus technischen Gründen begrenzt, so dass die gleichzeitige Messung unterschiedlicher im Öl gelöster Gase nur mit erhöhtem Aufwand bewerkstelligt werden konnte. »Für die Messung wurden im Transformatorenöl gelöste Gase automatisch per Membranextraktion separiert und anschließend mit Hilfe von mikroelektronischen Sensoren analysiert«, erklärt EMH-Geschäftsführer Karsten Schröder die Methodik. »Die Membran selbst bestand mangels Alternative hauptsächlich aus Teflon und erlaubte aus physikalischen Gründen nur die Analyse von einem (Wasserstoff) oder zwei Gasen (Wasserstoff und Kohlenmonoxid). Um weitere wichtige Inhaltsstoffe wie Azetylen, Ethen oder Methan zu erfassen, erforderte eine vollständige Untersuchung mithin mehrere Durchläufe und teils auch den Einsatz unterschiedlicher Sensoren.«

Zusätzliches Kopolymer bringt den Durchbruch

Mit der Weiterentwicklung von Werkstoff- und Fertigungstechnologien hat sich das inzwischen geändert: Indem die Membran nun neben Teflon als zusätzliche Substanz ein sogenanntes Kopolymer enthält, können aus dem Öl gleichzeitig mehrere Gase trennscharf extrahiert werden. Darüber hinaus steht mit der Nahinfrarotspektroskopie mittlerweile auch ein neues Verfahren zur Verfügung, das für die Messung mehrerer Inhaltsstoffe mit einem einzigen Sensor auskommt.

Dank der neuen Technologien bieten die neuesten Geräte der »HYDROCAL«-Familie von EMH nun mehr Leistung bei maximal kompakter Bauweise: der HYDROCAL 1004 genX analysiert die im Transformatorenöl gelösten Gase Wasserstoff, Kohlenmonoxid und Azetylen, um beispielsweise auch elektrische Überschläge in den Isolationsmaterialien frühzeitig erkennen zu können.

Um das Monitoring weiter zu verfeinern, ermöglicht der »HYDROCAL 1006 genX« zusätzlich auch die Analyse von Ethen und Methan. Ein weiteres Plus: Weil die neue Methodik der Gas-in-Öl-Analyse deutlich weniger mechanische Komponenten erfordert als frühere Geräte, reduziert sich auch der Wartungsaufwand für die Monitoring-Systeme selbst. Schließlich kann die Bandbreite der Mess-möglichkeiten bei Bedarf und ohne zusätzliche Hardware-Installationen auf bis zu zehn unterschiedliche Gase erweitert werden.

»Mit der neuen Gerätegeneration „HYDROCAL genX“ können sich die Netzbetreiber auf die Eventualitäten zunehmender Lastschwankungen und absehbar höherer Belastungen der Transformatoren vorbereiten«, sagt Karsten Schröder.