Online-Überwachung von gelösten Gasen: zuverlässig und erschwinglich zugleich

Die Überwachung der Gasbildung in Leistungstransformatoren zur Erkennung von Fehlerzuständen ist nicht neu. Das Buchholz-Relais, das auf den durch Fehlergase erzeugten Druckanstieg reagiert, gibt es seit 1921, und Geräte dieser Art sind heute noch weit verbreitet. Das erste Ziel der Online-Überwachung war die Bestimmung der Menge an im Öl gelöster Feuchtigkeit. In den 1970er Jahren lief jedoch bereits schon die Forschung zur Entwicklung von Online-Technologien für die Analyse gelöster Gase (DGA), wobei der Schwerpunkt zunächst auf der Überwachung von Wasserstoff lag. Zu den jüngsten Entwicklungen gehört die Brennstoffzellentechnologie, die die Erkennung und Messung von brennbaren Gasen in Öl ermöglicht. 

Grenzen der aktuellen Fehlerdetektoren 

Vor Jahrzehnten waren die ersten Fehlerdetektoren die Vorreiter zur Überwachung von gelösten Gasen und nutzten, für damalige Verhältnisse, innovative Technologien. Im Laufe der Jahre kamen jedoch bei einigen dieser Technologien Schwächen und Defizite zutage, entweder in Bezug auf die langfristige Zuverlässigkeit oder auf Qualität und Nutzen der Informationen, die den Transformatorbetreibern zur Verfügung gestellt wurden. Alarme in unkritischen Situationen und auch ausbleibende Alarme aufgrund von Störungen durch andere Gase haben viele Benutzer dazu gebracht, die Überwachungssysteme auszuschalten oder kaum noch darauf zu achten. Multigasmessgeräte, die sieben oder mehr Gase erkennen können, sind dagegen zu teuer für eine weit verbreitete Nutzung, insbesondere bei Transformatoren mit geringer und mittlerer Leistung. Versuche, den Mittelweg zwischen einfachen Detektoren mit begrenztem Funktionsumfang und hochentwickelten, aber teuren Geräten zu finden, waren oft nur von mäßigem Erfolg gekrönt. 

Überwachung von Acetylen und Wasserstoff zum Schutz von Transformatoren  

Mit der Einführung des neuen Megger Online-Überwachgeräts InsuLogix® G2 für gelöste Gase hat sich diese Situation grundlegend verändert. Das InsuLogix®‌G2 misst Wasserstoff und Acetylen zusätzlich zur Feuchtigkeit im Transformatoröl. Die Bedeutung des Zusammenspiels der Gase Wasserstoff und Acetylen wird in der folgenden Tabelle von IEEE C57.104-2019 illustriert. 

Wie die Grafik zeigt, ist Wasserstoff das vorherrschende Gas, das durch Teilentladungsfehler im Öl entsteht, aber auch als freies Gas vorkommt. Wasserstoff und Acetylen sind die beiden vorherrschenden Gase, die bei elektrischen Störungen mit hoher Energie entstehen. Ganz zu Beginn der Fehler D1 (geringe Energieentladung) und D2 (hohe Energieentladung) sind nur Spuren von Wasserstoff, zusammen mit niedrigen Acetylenkonzentrationen, vorhanden. Wenn die Fehler schwerwiegender werden, bilden sich aufgrund der Ölzersetzung unter hoher thermischer und elektrischer Belastung größere Mengen an Wasserstoff und Acetylen. Durch die Überwachung von Wasserstoff und Acetylen als Hauptgase in einem Zweigas-Fehlerdetektor kann der Transformatorbetreiber besser verstehen, ob Wasserstoff im Öl auf eine mögliche Teilentladung, auf freie Gase oder auf eine hochenergetische elektrische Entladung zurückzuführen ist. Darüber hinaus kann der Betreiber durch die Erkennung von Acetylen in sehr niedrigen Konzentrationen hochenergetische Fehler in einem sehr frühen Stadium erkennen. 

InsuLogix® G2 zur Online-Überwachung von gelösten Gasen 

Zur Messung niedriger Konzentrationen von Acetylengas verwendet das Megger InsuLogix® G2 einen einstellbaren Laserdioden-Spektroskopsensor (TLDS), der einen Laserstrahl durch das Gas leitet und die Menge des absorbierten Lichts mittels Infrarottechnologie bestimmt. Da verschiedene Gase Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen absorbieren, können genaue Messungen für ein bestimmtes Gas durchgeführt werden, während andere (störende) Gase ignoriert werden. Beim InsuLogix® G2 ist der Sensor für den Nachweis von Acetylen mit einer Empfindlichkeit (LDL) von 0,5 ppm eingestellt. Das Insulogix® G2 misst auch Wasserstoff und Wasserdampf präzise und ermöglicht so eine umfassende Fehlererkennung. 

Das Megger InsuLogix® G2 wurde für einfache Installation und Verwendung konzipiert. Es wurde für den Betrieb unter allen atmosphärischen Bedingungen (IP66) sowie in der elektromagnetischen Umgebung eines Umspannwerks entwickelt. 

Eine integrierte Anzeige bietet lokalen Zugriff auf Acetylen-, Feuchtigkeits-, Wasserstoff- und Temperaturmessungen, während die webbasierte Benutzeroberfläche einen sicheren Fernzugriff auf aktuelle Daten sowie vergangene Messungen und Trends bietet. Die Messwerte können dabei ganz intuitiv wie auf einem Dashboard dargestellt werden. Das Gerät verfügt außerdem über zwölf individuell anpassbare Halbleiterrelaisausgänge, die so konfiguriert werden können, dass Warnungen und Alarme ausgegeben werden. 

Das InsuLogix® G2 von Megger ist ein fortschrittlicher Fehlerdetektor zwischen Überwachungsgeräten für Wasserstoff, Wasserstoff und Kohlenmonoxid, Mischgas und Diagnose-/Duval 3+ Gasüberwachungsgeräten. Durch die genaue Erkennung niedriger Acetylenkonzentrationen mithilfe modernster Laserspektroskopie-Technologie erhöht das InsuLogix® G2 das Situationsbewusstsein. So sind Transformatorbetreiber in der Lage, fundierte Entscheidungen zu treffen.    

Das Design des InsuLogix® G2, die Kombination der erkannten Gase, die einfache Installation und die Kosteneffizienz machen das Gerät zu einer idealen Lösung für die flächendeckende Bereitstellung für Transformatoren mit mittlerer Leistung für alle Arten von Anwendungen. Die Energiebranche entwickelt sich ständig weiter und die Nachfrage nach zuverlässigen, erschwinglichen Überwachungstechnologien wächst. Das InsuLogix® G2 hilft dabei, die Langlebigkeit und Leistung von Transformatoren zu sichern.