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PD Doktor: Zuverlässigkeit steigern und Kosten in Smart Grids senken
Mit der zunehmenden Abhängigkeit der Gesellschaft von der Elektrizität rückt die Frage nach der Qualität der Stromversorgung und der Beseitigung unerwarteter Ausfälle in den Vordergrund. Dies wird vor allem durch die Diagnostik und ihre Instrumente ermöglicht. Die rasante Entwicklung der Diagnostik geht Hand in Hand mit der zunehmenden Komplexität der Diagnosesysteme und den neuen technischen Möglichkeiten im Bereich der Sensorik und der Datenverarbeitung.
Vorteile der Online-Diagnose für intelligente Netze
Offline-Diagnoseformen, die Stillstandszeiten erfordern oder von Natur aus eine niedrige Messhäufigkeit aufweisen, werden schrittweise abgeschafft. Online-Diagnoseverfahren, die während des normalen Anlagenbetriebs kontinuierlich arbeiten, rücken in den Vordergrund. So kann die Entwicklung eines Fehlerzustands erfasst und eingegriffen werden, bevor er sich zu einem Fehlerzustand entwickelt, der einen längerfristigen Ausfall bedeuten würde. Zu den online überwachten Teilen des Verteilungssystems können MS-Kabelverbindungen gehören, aber auch alle elektrischen Geräte – Generatoren, Elektromotoren, Transformatoren, Freileitungen oder die Umspannwerke und Schaltanlagen selbst.
PD Doctor Analyzer: Es ist ein Hochgeschwindigkeitsmessgerät, das die Teilentladungsaktivität erfasst, verarbeitet und auswertet. Die Auswertung macht sich die Tatsache zunutze, dass auf einem elektrischen Gerät jede Teilentladung, die ein Phänomen erzeugt, ihr eigenes einzigartiges und charakteristisches Muster hat.
Die gemessenen Entladungsaktivitätsdaten werden zusammen mit Informationen über die Umgebung (Temperatur, Feuchtigkeit, Druck) über ein modernes industrielles M2M-Protokoll gesendet.
Einer der wichtigsten Aspekte für den erfolgreichen Betrieb eines elektrischen Geräts ist der Zustand des Isolationssystems. Das Gerät kann nicht mehr betrieben werden, wenn ein Grenzzustand erreicht wird – der Zusammenbruch des Isolationssystems (elektrischer Kurzschluss). Die Verschlechterung der Isolierung wird durch verschiedene Mechanismen verursacht (thermisch, chemisch, mechanisch, schlechte Herstellungsprozesse usw.), beinhaltet aber immer das Zusammentreffen von Teilentladungen.
Mit fortschreitender Verschlechterung des Isolationszustands nehmen sowohl ihre Häufigkeit als auch ihre Größe zu. Durch die kontinuierliche und permanente Online-Messung kann nicht nur das Fortschreiten der Degradation selbst überwacht werden, sondern vor allem die Notwendigkeit eines Eingriffs rechtzeitig angezeigt und Reparaturen besser geplant werden.
Ein modernes Werkzeug in diesem Bereich ist das PD-Doctor-System. Diese einzigartige und patentrechtlich geschützte Lösung basiert auf einer interdisziplinären Basis und vereint Disziplinen wie Energietechnik, angewandte Physik, elektronische Steuerung und Kybernetik.
Das System bietet eine präzise und zuverlässige Diagnose und Überwachung des Isolationszustands von MS-Leitungen und Geräten in Umspannwerken und Transformatorenstationen. Es verbessert die Zuverlässigkeit der Stromversorgung durch Online-Erkennung von Stromausfällen und identifiziert und meldet sofort Anomalien der Betriebsbedingungen. Das System speichert Online-Daten und fungiert somit auch als „Black Box“, in der die Historie der Betriebsbedingungen analysiert werden kann, einschließlich der Ereignisse kurz vor einem Fehler.
Das PD-Doctor-System ermöglicht auch die Reduzierung der bisher notwendigen Prophylaxekosten. Im Falle einer konventionellen Unterstation bedeutet dies eine Einsparung von Tausenden von Euro pro Jahr. Außerdem trägt es dazu bei, die Zahl der Eingriffe vor Ort zu minimieren. Die Online-Überwachung hilft, alle elektrischen Anlagen im weiten Bereich von 230 V bis 400 kV zu schützen.
Die Vorhersage der technischen Lebensdauer bestehender Geräte ist ein weiterer Vorteil von PD Doctor. Dadurch können die Kosten für die Installation neuer Geräte erheblich gesenkt und ältere Geräte sicher und zuverlässig bis zum physischen (und nicht nur theoretischen und statistischen) Ende ihrer Lebensdauer betrieben werden.
František Steiner, Leiter der Diagnostik- und Prüfgruppe am RICE-Forschungszentrum der Westböhmischen Universität in Pilsen, der zusammen mit den Mitgliedern der Gruppe an der Entwicklung dieses Systems mitgewirkt hat, sagt: „Der Einsatz neuer Diagnosemethoden führt eindeutig zur Vorbeugung von Fehlern und zur Erhöhung der Zuverlässigkeit von Stromverteilungssystemen und -anlagen.“
Die positiven Auswirkungen des Einsatzes des PD-Doctor-Systems auf die Verringerung der CO2-Emissionen erscheinen interessant und vor allem wichtig im Hinblick auf die gegenwärtigen und künftigen Erfordernisse einer nachhaltigen Entwicklung mit Schwerpunkt auf Umwelt und Lebensqualität. Durch die Online-Überwachung von Teilentladungen an elektrischen Anlagen ist es möglich, kritische Bereiche zu lokalisieren, in denen die Verluste am höchsten sind, den beschädigten Teil der Anlagen oder Leitungen dort zu ersetzen und einen wesentlichen Beitrag zur Reduzierung der Verluste um mindestens 20 Prozent zu leisten, was einer Reduzierung von 6,5 t CO2 pro Umspannwerk pro Jahr entspricht. Das PD-Doctor-System trägt somit zu einer Verringerung der technischen Verluste bei (durch frühzeitige Erkennung von Koronaverlusten), reduziert den Betrieb von Messfahrzeugen der Stromverteiler oder verhindert Brände an elektrischen Anlagen und die damit verbundene Freisetzung von CO2 und giftigen Gasen in die Luft. Darüber hinaus wurde das PD-Doctor-System vom Elektrotechnischen Verband der Tschechischen Republik als eine Lösung mit hohem Nutzen für Anwender und Gesellschaft zur Online-Überwachung von Teilentladungen in Hoch- und Mittelspannungsnetzen empfohlen.