So klappt die Gas-in-Öl-Analyse von Leistungstransformatoren

Mosambik, Saudi-Arabien, Indien oder ein Offshore-Windpark in der Nordsee: Die Arbeit im After Sales Service der EMH Energie-Messtechnik GmbH führt Tobias Pölchen immer wieder an ungewöhnliche Einsatzorte. Der 29-Jährige sorgt für die reibungslose Funktion von Überwachungssystemen zur Früherkennung von Transformatorenschäden - und leistet damit indirekt einen wichtigen Beitrag zur Effizienz der gesamten Stromversorgung.

Leistungstransformatoren sind unverzichtbare Schlüsselelemente der Energieversorgung. In den Umspannwerken der Stromnetze sorgen sie dafür, dass von Generatoren erzeugte Energie in Höchst-, Hoch- oder Mittelspannung umgewandelt und dadurch über große Entfernungen nahezu verlustfrei transportiert werden kann.

Je nach Einsatzzweck, erreicht ein Leistungstransformator die Abmessung eines LKW oder gar eines Eisenbahnwaggons, bei Gewichten bis hin zu mehreren hundert Tonnen. Die Trafospulen verarbeiten oft elektrische Spannungen jenseits von 100.000 Volt und werden zur Vermeidung von Funkenschlag mit in Öl getränkter Zellulose isoliert. Mineralöl ist zugleich das typische Kühlmittel von Leistungstransformatoren - und ganz nebenbei auch die Basis eines effizienten Frühwarnsystems.

Indes: "Die Zellulose-Isolierung einer Trafospule hält nicht ewig", so Tobias Pölchen, "selbst kleine Beschädigungen können zum Ausfall der ganzen Anlage führen und die Stromversorgung wenigstens vorübergehend beeinträchtigen." Netzbetreiber und Energieversorger haben mithin ein großes Interesse daran, im Leistungstransformator aufkommende Probleme frühzeitig zu erkennen und sich auf Reparaturen vorbereiten zu können.

Langfristige Planung dank Gasanalyse

An dieser Stelle kommt EMH Energie-Messtechnik aus Brackel ins Spiel. Vor knapp 20 Jahren entwickelten die Spezialisten für Prüfsysteme elektrischer Größen ein Verfahren zur automatisierten Gas-in-Öl-Analyse von Leistungstransformatoren. Die daraus entstandene Hydrocal-Produktfamilie erleichtert den Betreibern von Stromnetzen in aller Welt die Instandhaltung der Trafos, indem plötzliche und kostspielige Ausfälle vermieden werden.

"Das System ermittelt fortlaufend die Konzentration bestimmter Gase, die im Transformatorenöl gelöst sind", erklärt Tobias Pölchen. "Wenn zum Beispiel der Wasserstoffgehalt über ein bestimmtes Maß hinaus ansteigt, deutet das auf Fehler im Isolationssystem hin, und wenn Kohlenmonoxid dazukommt, kann die Zellulose schadhaft geworden sein." Je früher das die Anlagenbetreiber wissen, desto besser können notwendige Wartungs- und Reparaturarbeiten schon Monate im Voraus geplant werden.

Instandhaltung grundlegender Funktionen

Verschleißerscheinungen sind aber nicht auf die Transformatoren begrenzt, sie betreffen auch die damit verbundenen Hydrocal-Systeme selbst. "Hydrocal ist gewissermaßen eine Blackbox", sagt Tobias Pölchen von EMH. "Auf der einen Seite fließt das Transformatorenöl ins Gerät, wird dort analysiert und anschließend in das Kühlsystem rückgeführt." Die Messwerte können vor Ort ausgewertet oder per Modem an eine Leitwarte übertragen werden, beim Überschreiten definierter Parameter wird Alarm ausgelöst.

Auf die Dauer macht der Durchfluss des bis zu 50 Grad Celsius warmen Öls aber die Anschlussschläuche spröde. Den regelmäßigen Austausch können die Anlagenbetreiber nach entsprechender Einweisung zwar selbst erledigen; geht es hingegen um die Prüfung grundlegender Systemfunktionen oder um die Beseitigung eventueller Hard- oder Softwarefehler, ist Tobias Pölchen aus dem EMH-Serviceteam gefragt. Unter Leitung von Peter Kurth kümmern sich Pölchen und sein Teamkollege Michael Schwan um After-Sales-Aufgaben für die gesamte Produktpalette von EMH.

Hubschrauber statt Servicefahrzeug

Wind und Wetter sind für Tobias Pölchen kein Hindernis, schließlich gilt es, die Energieversorgung im Großen und Ganzen sicherzustellen. Mit dem verstärkten Aufkommen von Offshore-Windparks muss der gelernte Informations-Elektroniker das Servicefahrzeug aber immer häufiger mit dem Hubschrauber tauschen. "Auf dem Weg zum Einsatzort einen Überlebensanzug samt Schwimmweste zu tragen und jetzt noch dazu eine Corona-Maske, ist schon recht ungewöhnlich", konstatiert Pölchen. "Aber irgendwie verleiht es der Aufgabe auch einen besonderen Reiz."

Inzwischen hat Tobias Pölchen beispielsweise "Merkur Offshore" kennengelernt, rund 45 Kilometer nördlich der ostfriesischen Insel Borkum in der Nordsee gelegen. In dem neu errichteten Windpark erzeugen 66 Generatoren auf einer Gesamtfläche von 47 Quadratkilometern bis zu 396 Megawatt Strom.

Jüngst installierte Pölchen dort zwei neue Überwachungssysteme vom Typ Hydrocal 1008, vergangenen Winter aktualisierte er die IEC 61580-Modems und die Firmware der damals bereits vorhandenen Hydrocal-Geräte. Zuvor hatte Tobias Pölchen bereits die Offshore-Windparks "Race Bank" vor der Ostküste Englands und "Walney Extension" in der Irischen See auf seinem Maintenance-Plan. Gleichwohl gilt für Tobias Pölchen: "Ob mitten in der Nordsee oder irgendwo inmitten von Deutschland: Für mich sind alle Einsätze anspruchsvoll, weil keiner dem anderen gleicht."

Bearbeitet von Stefan Weinzierl