Kurze Unterbrechung

Management

Trafo - Gerade in Kraftwerken muss eine Reparatur des Leistungstransformators schnell erfolgen, um die Ausfallkosten gering zu halten. In einem Kraftwerk gelang es, den Schaden schnell zu beheben, nach sechs Wochen war der Trafo wieder in Betrieb.

24. März 2016

Kompetent durchgeführte Reparaturen von Leistungstransformatoren sind je nach Schadensfall auch in kurzer Zeit möglich. Das zeigte sich zum Beispiel bei der Reparatur eines Transformators im Steinkohlekraftwerk Mehrum in Niedersachsen. Hier hatte ein Lichtbogen eine Oberspannungsdurchführung zerstört.

Während Leistungstransformatoren im Übertragungsnetz teilweise nicht voll ausgelastet und üblicherweise durch ein Redundanzkonzept abgesichert sind, schlagen die Ausfallkosten eines Maschinentransformators im Kraftwerk unmittelbar zu Buche. Der betroffene 780-MVA-Transformator mit 220/21 Kilovolt von 1977 – damals gebaut von der ehemaligen Trafo-Union (heute Siemens) – war seit der initialen Installation zuverlässig in Betrieb gewesen.

Doch was war nun passiert? Ein Lichtbogen hatte einen Kondensatorwickel in der Höhe des Durchführungsflansches gespalten. Am Kupferbolzen war es dann zu Abschmelzungen gekommen. Der Druck durch das verdampfte Öl sprengte den Wickel und verbog den 80 Millimeter dicken Kupferbolzen, so dass die defekte Durchführung nur mit großem Aufwand ausgebaut werden konnte.

Inspektion des Aktivteils

Nachdem das Service-Team von Siemens Transformer Lifecycle Management (TLM) vor Ort war, galt es zuerst die Einheit detailliert zu untersuchen. Unter der Leitung von Uwe Thiess, Senior Expert Diagnose, führte das Team alle Messungen durch, um den Schadensumfang einzugrenzen. »Wir konnten dank unserer elektrischen Untersuchung ausschließen, dass die Wicklungen durch das Ereignis Schaden genommen hatten«, so Thiess.

Dies stellte bereits eine erste Erleichterung für den Betreiber dar, da die Reparatur des Aktivteils weder vor Ort noch in einer Reparaturwerkstatt kaum weniger als sechs Monate gedauert hätte.

»Zur Befundung der Schadensstelle haben wir zunächst das Öl bis auf Höhe der Domunterkante aus dem Trafo abgelassen«, erläutert Reinfried Hadlich, Leiter Engineering, das weitere Vorgehen. Um zu den defekten Isolierteilen der Oberspannungsleitungsführung zu gelangen, hob ein Kran den Dom ab. Die beschädigten Teile bauten die Experten aus und saugten gleichzeitig Verschmutzungen ab.

»Mit einem Endoskop haben wir dann den Ausleitungsbereich der Wicklung inspiziert. Dabei stellte sich heraus, dass Aluminiumpartikel aus dem Kondensatorwickel auf dem Aktivteil des Trafos lagen. Diese Partikel haben wir direkt mitbeseitigt.«

Anschließend ließ das Team das Rest-Öl langsam ab. Dies war notwendig, um eine Inspektion des kompletten Aktivteiles und eine Untersuchung auf Kontamination durchführen zu können. Hierbei stellte sich heraus, dass die restlichen sichtbaren Teile des Trafos unbeschädigt waren. Um Feuchteeintrag zu vermeiden, hat das Team während der gesamten Reparaturdauer Trockenluft nachgeschleust.

Die ausgebauten Pressspanteile haben die Mitarbeiter nach dem Ausbau zum Hauptstandort von Siemens TLM in Nürnberg geschickt und dort genau untersucht. Die isolierten Elektroden waren in gutem Zustand und die Isolation nahezu unbeschädigt. Kleine Beschädigungen konnten nach Waschen und Entölen ohne Einfluss auf deren Eigenschaften ausgebessert werden.

Isolationszylinder und die Befestigung der Leitungsführung konnten aber aufgrund starker Beschädigung nicht wieder verwendet werden und wurden deshalb neu gefertigt. Auch die beiden Abschirmwinkel konnten nicht wieder verwendet werden und wurden neu gebaut.

Mögliche Kontaminationen

Abgesehen von dem Schaden an der Oberspannungsleitungsführung machte der Aktivteil des Transformators einen guten Eindruck, so die Experten. Ein Restrisiko musste ihnen zufolge aber angenommen werden für den Fall, dass innerhalb der Wicklungen nicht sichtbare und erreichbare Kontaminationen verblieben waren. So hätten abgeschmolzene Kupferperlen des Durchführungsbolzens sowie verbleibende Alu-Teile des zerstörten Durchführungswickels zu späteren Störungen im Betrieb führen können.

»Die Reparatur des vorgefundenen Schadens war erfolgreich verlaufen. Allerdings konnten wir dem Betreiber nicht empfehlen, den Transformator nun einfach wieder ans Netz anzuschließen«, so Hadlich.

Deshalb wurde das Öl nach dem Füllen des Trafos in einem speziellen Prozess, der zunächst die äußeren Oberflächen reinigt und anschließend gezielt durch die Wicklungen geleitet wird, mehrfach umgewälzt und einer Feinfilterung unterzogen, um eventuelle Kontaminationen aus dem Aktivteil zu beseitigen. Nach dem Wiederaufbau des Trafos hat das Team diesen mit dem mobilen Prüffeld von TLM getestet. Hierzu hat es auf der Unterspannungsseite eingespeist und eine induzierte Wechselspannungsprüfung mit 70 Prozent der ursprünglichen Prüfspannung durchgeführt. Dabei haben die Mitarbeiter den Trafo kontinuierlich mit verschiedenen Verfahren auf Teilentladungen hin überwacht. Nachdem die Prüfung erfolgreich absolviert war, wurde der Trafo für den Betrieb freigegeben und nach nur sechs Wochen Ausfallzeit wieder in Betrieb gesetzt.

Erschienen in Ausgabe: 01/2016