ABB Review Fit at 50 German transformer

7/23/2019 ABB Review Fit at 50 German transformer

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63Fit mit 50

THOMAS WESTMAN, PIERRE LORIN, PAUL A. AMMANN In guter Verfas-sung sein und fit bleiben dieser Anspruch gilt nicht nur fr vieleMenschen, sondern auch fr Leistungstransformatoren. Derzeit errei-chen viele Transformatoren auf der ganzen Welt ein Alter, in dem ihrGesundheitszustand zum kritischen Faktor fr ihre weitere Nutzungund das wirtschaftliche berleben ihrer Besitzer wird. Der Ausfall einesTransformators kann katastrophale Folgen haben, weshalb die Betreiberauf eine hohe Zuverlssigkeit und schnelle Wiederaufnahme desBetriebs nach einem Ausfall angewiesen sind. Angesichts alternderTransformatorenbestnde und knapper Instandhaltungsbudgets werdenviele Transformatoren weit ber ihre optimale Lebensdauer hinausbetrieben. Davon auszugehen, dass alle Transformatoren fit genug seienfr einen verlngerten Einsatz, ist jedoch riskant. Beim Asset-Manage-ment von Transformatoren geht es vor allem darum, das Ausfallrisiko zureduzieren und die Auswirkungen eines Ausfalls zu minimieren. ABBTrafoAsset ManagementTMbietet Betreibern von Transformatoren dienotwendige Untersttzung bei intelligenten Instandhaltungsentschei-dungen zur Bewltigung dieser Herausforderungen.

Fit mit 50Verlngerung derLebensdauer alternder

Transformatoren mitABB TrafoAssetManagementTMProactive Services


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64 ABB technik 1|10

wichtigen Betriebs-

mittel ber ihre ge-samte Lebensdauer

hinweg sicherzustel-len. Neue Transfor-

matoren kosten zwi-schen 2 und 4 Mio.USD, doch bei

einem (wenn auchseltenen) Ausfall

knnen auf denBetreiber noch we-

sentlich hhere Kos-ten zukommen. Im

Extremfall kann diesein Unternehmen

sogar in den Ruintreiben 3.Darberhinaus gelten in vie-

len Lndern strengeGesetze zur Regu-

lierung der elektri-schen Energiever-

sorgung, die Ver-tragsstrafen bis zum

100-fachen des eigentlichen Energiepreisesvorsehen.

Alternde BestndeZwar gelten Transformatoren als beraus

zuverlssig, doch die weltweit installiertePopulation ist inzwischen relativ alt. So liegt

das Durchschnittsalter der Transformatorenin Industrieanlagen bei 30 und in der Ener-

giewirtschaft sogar bei 40 Jahren. AlterndeTransformatoren sind zwar keine tickenden

Leistungstransformatoren sind ein

unentbehrlicher Bestandteil derHochspannungsanlagen von Kraft-

werken, bertragungsnetzen undgroen Industrieanlagen. Nicht selten sind

sie auch die teuersten Betriebsmittel einerAnlage. Unerwartete Ausflle bedeuten eineerhebliche Strung laufender Systeme und

knnen zu unplanmigen Stillstnden undVersorgungsengpssen fhren. Diese Aus-

flle sind hufig auf mangelhafte Instandhal-tung, falsche Bedienung, unzureichenden

Schutz, unerkannte Fehler oder sogarschweren Blitzschlag oder Kurzschlsse

zurckzufhren 1,2.Solche Ausflle kn-nen den Umsatz beeintrchtigen, Strafen

nach sich ziehen und einem Unternehmenden guten Ruf und seine Kunden kosten.

Im Jahr 2002 gab das Institute of NuclearPower Operations bekannt, dass seit 1996

mehr als 70 auerplanmige Ereignisse imZusammenhang mit groen Haupt-, Hilfs-

oder Aufspanntransformatoren registriertwurden [1]. Einige davon verursachten er-

hebliche Schden an Umspannwerken, undmehr als 30 Reaktor-Notabschaltungen,

Kraftwerksabschaltungen und Einschrn-kungen der Stromversorgung waren aufTransformatorprobleme zurckzufhren. In

vielen Fllen waren Produktionsausflle undkostspielige Reparaturen die Folge.

Die hohen mit Transformatorenausfllenverbundenen Kosten sind ein guter Grund

fr viele Energieversorgungsunternehmen,die Zuverlssigkeit und Verfgbarkeit dieser

1 Ein Transformator, der durch einen beinahe katastrophalenAusfall beschdigt wurde

2 Der Transformator aus Bild 1 nach der Wiederaufarbeitung

Transformatorausflle knnen bis zu 15 Mio. USD kosten und darber

hinaus den Ruf des Betreibers schdigen. (Quelle: Double Life of a

Transformer Seminar, Clearwater, FL, USA)

3 Geschtzte Kosten fr einen ungeplanten Austausch einestypischen Generatortransformators

Entsorgung von Schadstoffen 500.000 USD

Umsatzeinbuen (500.000 USD/Tag) 10 Mio. USD

Arbeit skosten fr Installa tion und Inbetri ebnahme 100.000 300.000 USD

Zustzliche Modifikationen und Arbeiten vor Ort 300.000 USD

Neue Transformatoreinheit 24 Mio. USD

Zeitbomben, aber dennoch steigen ihreAusfallraten und ihre Austausch- und Repa-

raturkosten langsam aber sicher an. 4zeigt die Entwicklung der Ausfall ratenvon Transformatoren in Industrieanlagen,

Kraftwerken und bertragungsnetzen. DieRisikoentwicklung verluft bei Industrie- und

Kraftwerkstransformatoren steiler, da diedort eingesetzten Einheiten meist intensiver

genutzt werden. Auch wenn der Anstieg desRisikos eines unerwarteten Ausfalls nicht


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65Fit mit 50

allein durch das Alter verursacht wird, ist es

in der Regel doch mit einer hheren Wahr-scheinlichkeit verbunden. Zu den weiterenFaktoren fr ein erhhtes Ausfallrisiko geh-

ren die Art der Anwendung und die Tendenz,die Transformatoren bis an ihre Grenzen zu

belasten, um die wirtschaftlichen Anforde-rungen eines deregulierten und wettbe-

werbsintensiven Markts zu erfllen.

5zeigt, dass die von vielen Unternehmenin Europa und den USA gettigten Investi-

tionen in Transformatoren in den 1960erund 1970er Jahren einen Hchststand er-reichten. Die hohen Kosten, die mit einem

Austausch der mittlerweile alternden Aus-rstung verbunden sind, zwingt viele Unter-

nehmen dazu, ihre Transformatoren berderen empfohlene Lebensdauer hinaus zu

betreiben, um die zu erwartende nchsteInvestitionsspitze abzuschwchen. Dies ist

Funote

1 Ein hohes Risiko bedeutet eine hohe Wahr-

scheinlichkeit eines Ausfalls und/oder groe

Auswi rkungen eines Ausfalls auf das Geschfts-

ergebnis.

Die hohen Kosten,die mit einem Aus-

tausch der mittler-weile alterndenAusrstung ver-bunden sind,zwingt viele Unter-nehmen dazu, ihre

Transformatorenber deren emp-

fohlene Lebens-dauer hinaus zubetreiben.jedoch nur mglich durch eine optimierte

Instandhaltung der Transformatoren unddie Implementierung entsprechender Ma-nahmen zur Verlngerung ihrer Lebensdauer.

Gleichzeitig erfordert die wirtschaftlicheSituation eine hhere Investitionsrendite bei

geringeren Instandhaltungsbudgets undausgaben. Dieser Druck auf die Instand-

haltungsbudgets hat seine Ursache in derLiberalisierung und Deregulierung der Mrk-

te und dem damit verbundenen betriebs-wirtschaftlichen Fokus. Fr die Betreiber

bedeutet dies, dass sie nicht lnger eineeinfache zeitabhngige Instandhaltungs-strategie verfolgen knnen, bei der die Risi-

ken durch eine jhrliche Komplettwartungaller Transformatoren gemindert werden.

Stattdessen ist eine ausgeklgeltere, zu-standsabhngige Strategie erforderlich, die

einen hheren Instandhaltungsaufwand frTransformatoren mit hohem Risiko als fr

6 ABB TrafoAsset Management Proactive Services im berblick

Analys eDesignanalyse

Prfung der BestandshistorieTransform ator-Monitori ng

Zustandsbeurteilung

RisikobeurteilungVariablen : Bedeu tung d es Transfo rmato rs und Ausfal lrisi ko

Asset-Management -Szenar ienPlanung von Wartungshandlungen auf Basis der Wirtschaftlichkeit

Regular AssetServices

Early-life InspectionMidlife

RefurbishmentEnd of Life oderRemanufacturing

4 Entwicklung der Ausfallrate von Transformatoren in dreiverschiedenen Anwendungsbereichen

Jahre

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70

50

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

Aus

fallra

te(%)

Industrial transformer

Generator transformer

Network transformer

Quelle: CIGRE WG 12-05 (1983): An international survey on failures in large powertransformers. ELECTRA 88: 2148

Industrietransformator

Generatortransformator

Netztransformator

5 Investitionen in Transformatoren frher und heute

Fertigungsjahr

1920-1

929

1930-1

939

1940-1

949

1950-1

959

1960-1

969

1970-1

979

1980-1

989

1990-1

999

250

200

150

100

50

0

Anza

hld

er

Trans

forma

toren

Austa uschjah r

Derzeit erwartete Investitionen

Erwartete Investitionen mit TrafoAssetManagement

1980-1

989

1990-1

999

2000-2

009

2010-2

019

2020-2

029

2030-2

039

2040-2

049

2050-2

059

Inves

titionen

5a Die Investitionen in neue Transformatoren

erreichten in den 1960er und 1970er Jahren

einen Hchststand. Ohne optimierte

Instandhaltungsstrategien und verlngerteLebensspannen ist nach 50 Jahren eine

weitere Investitionsspitze zu erwarten.

5b Durch die Umsetzung des ABB TrafoAsset-

Management-Programms kann die poten-

zielle Investitionsspitze abgeschwcht

werden.


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66 ABB technik 1|10

8 Der Transformator-Monitoring-Bildschirm zeigt den Zustand wichtiger Teile des Transformators.

Prfung der Bestandshistorie

Ein wachsender Teil der ABB-Produkte wirdber das unternehmenseigene Anlagen-

managementsystem berwacht. Damitsteht eine Flle von Daten zu den Transfor-

matoren einschlielich Angaben zum der-zeitigen Besitzer und der Betriebshistorie

zur Verfgung, die stndig aktualisiert wer-den. Das System liefert eine wichtigeGrundlage fr die proaktive Erkennung von

Problemen. So lieferte eine Analyse allerderzeit installierten l- oder wassergekhl-

ten Transformatoren im Leistungsbereichvon 10 bis 600 MVA mit einem Alter von

Transformatoren mit geringerem Risiko vor-sieht1. Dazu sind jedoch verlssliche Infor-

mationen ber den Zustand der Trans-formatoren erforderlich.

ABB TrafoAsset Management Proactive ServicesZur Untersttzung ihrer strategischen und

operativen Entscheidungen bentigen dieBetreiber von Transformatoren spezielle

Werkzeuge, die ihnen dabei helfen, dieoben genannten Herausforderungen zu be-wltigen und zur richtigen Zeit die richtigen

Instandhaltungsmanahmen zu treffen.Hierbei zeichnet sich eine klare Trendwende

weg von einer zeitabhngigen Instandhal-tung und hin zu einer zustandsabhngigen

Instandhaltung ab, bei der Entscheidungennicht mehr auf einem durch Erfahrungen

und Beobachtungen bestimmten durch-schnittlichen Zeitrahmen basieren, sondernunter Bercksichtigung des tatschlichen

Zustands der Betriebsmittel und der fr ihre

Funktion erforderlichen Zuverlssigkeitgetroffen werden. TrafoAsset Managementuntersttzt dies mithilfe der drei Elemente

Analyse, Risikobeurteilung und Planung vonWartungshandlungen auf der Grundlage

von Asset-Management-Szenarien 6.

Analyse

Mithilfe der Konstruktionsdaten, den Infor-mationen aus dem Anlagenmanagement-

system, den Ergebnissen der Zustandsbe-urteilung und der Instandhaltungshistorie

verschafft sich ABB einen umfassendenberblick ber die Transformatorenflotte.

Diese Daten spielen eine entscheidendeRolle im Beurteilungs- und Management-

Prozess. Sie sind nicht nur wichtig zur Mini-mierung des Ausfallrisikos, sondern liefern

auch wertvolle Informationen zur Initiierungvon Wartungsarbeiten im Falle einer St-

rung. Dies wiederum bedeutet eine rascheWartung und krzere Ausfallzeiten.

Designanalyse

ABB kann auf die Original-Konstruktions-

unterlagen von ber 30 OEM-Fabrikatenzugreifen und besitzt die technischen Un-

terlagen von fast 75 % aller in Nordamerikainstallierten groen Leistungstransforma-

toren z. B. von Westinghouse, GE, ASEAund BBC sowie von anderen Vorgnger-

technologien. Allen neuen ABB-Transfor-matoren liegt ein gemeinsames Designkon-zept mit standardisierten, im Service

bewhrten Komponenten und Modulen zu-grunde, die ein flexibles, zuverlssiges und

anpassungsfhiges Transformatorendesignermglichen.

Funoten

2 Das Risiko katastrophaler Ausflle kann durch

Transformator-Monitoring statistisch von 0,07 %

auf 0,03 % reduziert werden [2].

3 First-Level-Maintenance ist die erste Stufe des

Problemmanagements, bei der Informationen

gesammelt und Symptome analysiert werden, um

die Ursachen zu bestimmen. Klar umrissene

Probleme werden blicherweise durch das

First-Level-Maintenance-Team gelst, das ber ein

allgemeines Verstndnis der Produkte verfgt.

Quelle: ABB TEC Monitor: http://tec2.vbelnat.se/ (Stand: Januar 2010)

ber 20 Jahren 700 Hinweise auf mgliche

Khlprobleme. Viele dieser Transformatorenwaren aufgrund von Undichtigkeiten in den

7 Aufbau eines Transformator-Monitoring-Systems

HYDRAN M2oder gleichw.

Untereltemp.

Obereltemp.

Schaltschrank

CT

Umgebungstemperatur(Sonne/Schatten)

TAPGUARD 260oder gleichwertig

Verwalt eteEthernet-Switche(MOXA) odergleichwertig

TCP/IP-Netzwerk beim Ku nden

Verbindu ng zu S CADA*ber IEC 60870-5-101/IEC 60870-5-104/IEC 61850/DNP 3.0

Fernberwachungszugangdurch ABB-Service-Center

E rwei te rter TEC-PC Arbei tsstat ion 1 Arbei tsstat ion n

* Supervisory Control and Data Acquisition(Fernwirk- und Datenerfassungssystem)

Kupferkabel/CAN-Bus Kommunikation ber TCP/IP Lichtwellenleiter-Verbindung

Transform ator

Leitwarte/Fernsteuerung

Hilfskon

taktefr

Alarms

igna

lezum

SCADA-Sys

tem

IDD odergleichwertig TEC

Quelle: Uhlmann, O. (2009): ABB Transformer Service Engineering Solutions Por tfolio Overview


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67Fit mit 50

tionen aus berwacht werden 7.Senso-

ren messen den Gas- und Wassergehalt im

l, die ltemperatur, den Laststrom jederEinheit sowie die Umgebungstemperaturund senden die Daten ber analoge Signale

an das System. Genaue Informationen zumZustand des Transformators werden auf

der Benutzerschnittstelle angezeigt 8.Dazu generiert das System ein Modell des

Transformators und seines Betriebszu-stands und vergleicht die gemessenen Pa-rameter mit den simulierten Werten. Abwei-

chungen werden erkannt, und potenzielleFehlfunktionen sowie der normale Ver-

schlei des Transformators und seiner Hilfs-einrichtungen werden angezeigt. Auerdem

protokolliert das berwachungssystemAlarme, wobei neben dem eigentlichen

Ereignis auch die Schritte aufgezeichnetwerden, die zum Alarm gefhrt haben, was

eine Ursachenbestimmung erleichtert. DasOnline-Monitoring bietet erhebliche Vorteile.

Laut einer Studie der CIGRE kann das Risi-ko katastrophaler Ausflle durch eine ent-sprechende berwachung halbiert werden 2[2]. Darber hinaus hat sich gezeigt, dassbei frhzeitiger Erkennung von Problemen

die Reparaturkosten um 75 % und die Um-satzeinbuen um 60 % gesenkt werden

knnen. So lassen sich jhrlich Kostenein-sparungen in Hhe von 40.000 bis 80.000

USD erzielen, was etwa 2 % der Kosten freinen neuen Transformator entspricht [3].

Die Strke des TEC-berwachungssystems(Transformer Electronic Control) von ABB

besteht darin, dass es alle relevanten Infor-mationen von nur einigen wenigen Multi-

funktionssensoren bezieht. Andere erfor-derliche Parameter werden berechnet, um

Khlsystemen vollstndig ausgefallen, was

in einem Fall zu einem dreimonatigen Pro-duktionsstopp mit entsprechenden Um-

satzeinbuen gefhrt hatte. Dank der Infor-mationen aus dem Anlagenmanagement-system konnten die betreffenden Betreiber

im Voraus kontaktiert und eine regelmigeberprfung der Systeme veranlasst werden.

Online-Monitoring von Transformatoren

Das Online-Monitoring entwickelt sich zu-nehmend zu einem wesentlichen Bestand-

teil des Transformatorenmanagements. Esdient als Frhwarnsystem fr sich anbah-

nende Strungen im Hauptkessel und denHilfseinrichtungen und ermglicht es demBetreiber, die Schwere einer Situation ein-

zuschtzen. Dabei sind mehrere Transfor-matoren mit dem Netzwerk des Betreibers

verbunden und knnen von einer zentralenLeitwarte oder von dezentralen Arbeitssta-

9c Schritt 3: Lebensdauerbeurteilung/-profi-

lierung (fr einige wenige Transformatoren,

die in den Schritten 1 und 2 ungewhnliche

Ergebnisse aufwiesen) anhand einer

eingehenden Analyse zur Verdeutlichung des

Zustands der Transformatoren. Der

eingekreiste Bereich zeigt die Notwendigkeit

einer sofortigen Manahme.

9 Typische Ergebnisse des Mature Transformer Management ProgramTM(MTMP) von ABB

Anlage 1 Erg ebnisse de r Zustandsbeur teilung un d Handlungsplan

Mecha-nisch

Elektrisch Thermisch ZubehrGesamt-

risikoRisikominderung Manahmen

TFO 2 WicklungLicht-

bogenbildErwrmung 95

Sichtprfung und Reparatur imWerk/Erneuerung d. Wicklungen

TFO 5 TankErwrmung

OLTC80

Reparatur vor Ort und berholungd. Laststufenschalters (OLTC)

TFO 1Alter ung

d. lsDurch-fhrung

70lregeneration/Filtration u. erweiterte

Diagnose/Austausch d. HS-Durchfhrung

TFO 6Licht-

bogenbild

Therm o-

meter

50Austau sch des oberen lthermomete rs/

Online-berwachung d. Gasgehalts

TFO 3 Silicagel 40 Austausch d. Silicagels

TFO 7 25Standard-Wartungsmanahmen

und Kontrollen

TFO 8 15Standard-Wartungsmanahmen und

Kontrollen/10 % berlastbarkeit

TFO 4 10Standard-Wartungsmanahmen und

Kontrollen/15 % berlastbarkeit

Dringende Manahmen erforderlich

Planung prventiver Manahmen

Erwgung leichterInstandhaltungsmanahmen

Analysiert e Transfor matore n

Relative Bedeutung

Aus

fallris

iko

9a Schritt 1: Das Screening der gesamten

Transformatorenflotte ermglicht eine

Risikobeurteilung.

9b Schritt 2: Die Beurteilung des Trafodesigns und -zustands (fr eine Auswahl von Transformatoren

mit hohem Risiko) liefert konkrete Manahmen fr jeden Transformator.

eine unntige Erhhung der Komplexitt zu

vermeiden. Das zeitaufwndige Sortieren

und Interpretieren der Daten bleibt dem Be-nutzer dabei erspart. Zustzlich erhlt dasInstandhaltungsteam wichtige Informatio-

nen darber, welche Manahmen fr denFirst-Level-Support3erforderlich sind.

Zustandsbeurteilung

ABB ist ein Vorreiter im Bereich der kunden-spezifischen Zustandsbeurteilung. DasMature Transformer Management Program

(MTMP) von ABB ist ein hochmodernesZustandsbeurteilungsprogramm, bei dem

die Transformatorenflotte eines Kunden mitminimalem Eingriff evaluiert wird, um festzu-

stellen, welche Einheiten wann ausge-tauscht oder modernisiert werden mssen.

Die Umsetzung des Programms erfolgt in

drei Schritten 9. Es beginnt mit einerHigh-Level-Beurteilung der Flotte auf derBasis leicht zugnglicher Daten wie den An-

gaben auf dem Typenschild, den Daten zuml und dessen Gasgehalt, dem Lastprofil

und der Historie der Einheit (Flottenscree-ning) 9a. Im nchsten Schritt wird eine

Teilmenge der im ersten Schritt identifizier-ten Transformatoren genauer untersucht

(Beurteilung des Transformatorendesignsund -zustands) 9b. Dabei wird das

ursprngliche Design mithilfe modernerDesignregeln und Werkzeuge evaluiert unddie wichtigsten Eigenschaften des Transfor-

mators auf strukturierte Weise mithilfe vondiagnostischen Tests untersucht. Dazu ge-

hrt der mechanische, thermische (Alterungder Isolierung) und elektrische Zustand des

Aktivteils sowie der Zustand von Hilfsein-richtungen wie Stufenschaltern, Durchfh-


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68 ABB technik 1|10

Modernisierung wird typischerweise nachder Hlfte der erwarteten Lebensdauer

durchgefhrt und umfasst mehrere Schritteeinschlielich einer erweiterten Diagnose

zur Prfung des mechanischen, thermi-schen und elektrischen Zustands. Dabei

knnen neue oder aufgearbeitete Hilfsein-richtungen wie Laststufenschalter, Durch-

fhrungen, Pumpen, Temperatursensoren,Ventile, Dichtungen und Wasserkhler ver-

wendet werden. Eine Behandlung desAktivteils, zum Beispiel durch Reinigung,Nachpressen der Wicklungen, Nachziehen

der Anschlsse und Installation neuer Teile,ist hufig Bestandteil der Modernisierung.

Die VorteileUnternehmen, denen die Risikostrukturihrer Flotte nicht bekannt ist, neigen dazu,

zu viel in die Instandhaltung von Transfor-matoren mit geringem Risiko und zu wenigin Transformatoren mit hohem Risiko zu in-

vestieren 10. Eine bermige Instand-

haltung von Transformatoren mit geringemRisiko ist finanziell gesehen eine riskanteAngelegenheit, da etwa 30 50 % der

Arbeiten meist nicht notwendig sind [6].Durch regelmige Flottenbeurteilungen

lassen sich solche unntigen Wartungsar-beiten vermeiden. Die prventive oder pr-

diktive Instandhaltung ermglicht trotzschmalerer Instandhaltungsbudgets eine

hhere Wirtschaftlichkeit der Transformato-ren. Durch Bndelung der Personal- undKapitalressourcen auf priorisierte Bereiche

basierend auf dem bei der Zustandsbeur-teilung ermittelten Ranking ist eine Steige-

rung der Zuverlssigkeit zu einem Bruchteilder Kosten fr eine herkmmliche intervall-

basierte Instandhaltung mglich.

Mithilfe einer zielgerichteten prventiven In-standhaltung kann die Lebensdauer von

Transformatoren schtzungsweise um 5 bis15 Jahre verlngert werden. Der wirtschaft-liche Nutzen prventiver Wartungsarbeiten

und Korrekturmanahmen uert sich auchin einer verlngerten Lebensdauer der

Transformatoren. Erreicht wird dies durchdie Vermeidung von Ausfllen, die aufgrund

te ABB gemeinsam mit einem groenTransformatorenbetreiber ein Wirtschaft-

lichkeitsmodell zur Evaluierung der Lebens-zykluskosten einer Transformatorenflotte

ber einen bestimmten Zeitraum 6. DasModell bercksichtigt vier Kostenkategorien

ber die gesamte Lebensdauer des Trans-formators: Investitions-, Instandhaltungs-,

Betriebs- und Folgekosten. Durch Variationdes Austauschjahres oder des Instandhal-

tungsaufwands einer Einheit lassen sichvergleichende Investitionsszenarien undSensitivittsanalysen durchfhren. Fr jedes

Szenario liefert der Prozess den entspre-chenden Kapitalwert. Darber hinaus kann

eine Optimierungsroutine zur automati-schen Minimierung der Lebenszykluskosten

der Population eingesetzt werden. Das Er-gebnis ist eine Liste, die den optimalen Zeit-

punkt fr die Wartung oder den Austauschder einzelnen Transformatoren oder Trans-formatorgruppen angibt. Der Kapitalwert

der gesamten Transformatorenpopulation

wird anhand des Zustands der einzelnenEinheiten und der zur Verbesserung ihresZustands gewhlten Wartungshandlungen

bestimmt. Der Betreiber hat dann die Mg-lichkeit, verschiedene Instandhaltungs-

szenarien zu evaluieren, und erhlt eine Zu-sammenfassung mit Informationen zur

Amortisation geplanter Wartungshandlun-gen. Das Neue an dieser Methode ist, dassnicht nur die Instandhaltungskosten, son-

dern auch die wirtschaftlichen Vorteile einerInstandhaltung im Hinblick auf eine hhere

Zuverlssigkeit bercksichtigt werden [5].

Wartungspakete

ABB bietet individuelle Empfehlungen und

Untersttzung fr Transformatorenbetreiberauf der Basis verfgbarer Daten, neues-

ter Tools und spezi-eller Wartungspake-te 6.Dazu gehren

regelmige War-tungsarbeiten (Re-

gular Asset Servi-ces), Inspektionen

zu Beginn der Le-bensdauer (Early-life

Inspections), Moder-nisierungen zur Le-

bensdauermitte (Midlife Refurbishment) undAufarbeitungen (Remanufacturing). Mit zu-

nehmendem Alter der Transformatoren istfr viele Betreiber die Modernisierung zurLebensdauermitte besonders wichtig ge-

worden. Dabei handelt es sich um eine um-fassende berholung mit dem Ziel, die Le-

bensdauer des Transformators zu verlngernund seine Zuverlssigkeit zu erhhen. Die

rungen, berdruckventilen, Luftentfeuch-tersystem, Pumpen und Relais. Die Anzahl

der zur weiteren Analyse identifizierten Ein-heiten umfasst meist etwa 23 % der Ge-

samtflotte. In diesem Schritt (Lebens-dauerbeurteilung/-profiling) 9c werden

die Transformatoren von hochspezialisier-ten Experten mithilfe von Simulationstools

analysiert. Der Kunde erhlt daraufhin de-

taillierte Daten und konkrete Informationen

darber, ob ein Transformator berlastet,seine Nennleistung oder -spannung erhht

oder seine Lebensdauer verlngert werdenkann [4].

Risikobeurteilung

Die Risikobeurteilung 6 basiert auf zwei

Variablen. Die erste, das Ausfallrisiko, wirdmithilfe von Daten aus der Analysephase

wie Alter oder Betriebsdauer, Daten aufdem Typenschild (kV, MVA usw.), Anwen-

dungs- und Belastungshistorie, Betriebs-probleme, neueste Prfdaten (z. B. Gasge-

halt- und lanalysen) sowie Verfgbarkeiteines Ersatztransformators und von Ersatz-

teilen geschtzt. Die zweite Variable ist dieBedeutung eines Transformators innerhalb

eines Netzes. Sie gibt an, in welchem Um-fang das Netz des Betreibers bei einemAusfall eines bestimmten Transformators

beeintrchtigt wrde. Durch den Vergleichdieser zwei Variablen lassen sich verschie-

dene Dringlichkeitsstufen fr Wartungsar-beiten definieren 9a.Anhand dieser An-

gaben kann dann sichergestellt werden,dass die Instandhaltung von Transformato-

ren mit hohem Risiko priorisiert wird.

Asset -Management-Szenarien

Zu den Risiken eines Transformatorenbe-treibers gehren nicht nur die inhrenten

technischen Risiken, sondern auch die wirt-schaftlichen Folgen eines mglichen Aus-

falls, z. B. Vertragsstrafen fr nicht gelieferteEnergie. Vor diesem Hintergrund entwickel-

Bei frhzeitigerErkennung vonProblemen knnendie Reparaturkos-ten um 75 % unddie Umsatzein-buen um 60 %gesenkt werden.

ABB TrafoAsset Managementbasiert auf den drei Elemen-ten Analyse, Risikobeurteilungund Planung von Wartungs-

handlungen.


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69Fit mit 50

aktive Instandhaltung von entscheidenderBedeutung. Das integrierte, modulareAsset-Management-Konzept von ABB lie-

fert ein klares Bild der Risikostruktur undder zur Gewhrleistung der erforderlichen

Zuverlssigkeit und Verfgbarkeit notwen-digen Wartungshandlungen. Dies ermg-

licht Betreibern von Transformatoren eineoptimale Nutzung ihrer Instandhaltungs-

und Austauschbudgets durch Bndelungder Ressourcen auf Einheiten mit hohem

Risiko.

Durch die Verringerung des Ausfallrisikosunter bestimmten finanziellen Einschrn-kungen und die Minimierung der Auswir-

kungen bei einem tatschlichen Ausfallsteht den Kunden mit ABB TrafoAsset

Management ein leistungsfhiger Servicezur Verfgung.

Weitere Informationen ber ABB-Transformatoren

finden Sie unter www.abb.com/transformers.

Vertei lung des Instandhal tungsbudgets vor und nach de r Beurtei lung der F lotte durc h ABB. Das

Ergebnis der optimierten Instandhaltungslsung ist eine Einsparung von 24 % des Instandhaltungs-

budgets des Kunden (306.000 USD jhrlich) sowie eine verbesserte Wartung der Transformatoren

mit hohem Risiko.

10 ABB TrafoAsset ManagementTM Proactive Services in der Praxis

Ein ABB-Kunde mit groem Transformatorenbe-

stand verfolgte eine zeitabhngige Instandhaltungs-

strategie, d. h. es war nicht bekannt, ob die an den

einzelnen Transformatoren ausgefhrten Wartungs-

arbeiten im Hinblick auf deren Risikoprofil ange-

messen waren. Zustzlich war das Budget fr

Wartungsarbeiten aufgrund der Liberalisierung des

Markts stark unter Druck, und es war unklar, ob es

fr die Risikostruktur der Transformatorenflotte

ausreichend sein wrde.

ABB nahm eine Flottenbeurteilung von 128 einzel-

nen Transformatoren in 54 verschiedenen Unter-

stationen vor, um das Ausfallrisiko jedes einzelnen

Transformators zu bestimmen. Das Ergebnis war

eine Priorisierung der Flotte im Hinblick auf Korrek-

turmanahmen wie detaillierte Design- bzw.

Zustandsbeurteilung, diagnostische Evaluierung,

Inspektion, Reparatur oder Austausch. Anhand

dieser Informationen konnte der Kunde seine

Ressourcen auf Transformatoren mit hohem Risiko

konzentrieren und dabei sogar die Wartungskosten

senken.

Dieses Beispiel macht den Vorteil einer zustands-

abhngigen Instandhaltung deutlich. Der Kunde

profitiert von einer optimierten Zeit- und Ressour-

cennutzung, die zu einer hheren Zuverlssigkeit

der Flotte fhrt. Ein wesentlich grerer Teil desInstandhaltungsbudgets wird nun fr Transformato-

ren mit hohem Ausfallrisiko bzw. einer groen

Bedeutung innerhalb des Netzes verwendet.

Diese Transformatoren werden einer proaktiven

Instandhaltung unterzogen, um das Risiko eines

unerwarteten Ausfalls zu mindern.

Einheit Budget vor der Budget nach derFlottenbeurteilung Flottenbeurteilung

11 Transformatoren 110.000 USD 245.500 USDmit hohem Risiko (9 % des Budgets) (25 % des Budgets)

47 Transformatoren 470.000 USD 434.000 USDmit mittlerem Risiko (37 % des Budgets) (45 % des Budgets)

70 Transformatoren 700.000 USD 294.500 USDmit geringem Risiko (54 % des Budgets) (30 % des Budgets)

Gesamt: 1,28 Mio. USD 974.000 USD128 Transformatoren Instandhaltungsbu dget Instandhaltungsbudget

Thomas Westman

ABB Power Products

Zrich, [email protected]

Pierre Lorin

ABB Power Products

Genf, Schweiz

[email protected]

Paul A. Ammann

ABB Power Products

Baden, Schweiz

[email protected]

Literaturhinweise

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(18. September 2002): Significant Operating

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[2] CIGRE Technical Brochure 248 (Juni 2004):

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[4] Boss P., Horst T., Lorin P. et al. (2002): Life

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rehabilitation based on technical-economical

analysis. CIGRE Session

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Westman T. (2009): ABB Transformer Service

Marketing and Sales Presentation Pack

ABB Transformer Experts (2006): Transformer

Service Handbook

nicht rechtzeitig ausgefhrter kritischerWartungsarbeiten aufgetreten wren.

Ein proaktiver AnsatzABB TrafoAsset Management stellt Betrei-

bern von Transformatoren die Informatio-nen, das Know-how und die Werkzeuge zur

Verfgung, die sie zur Verwaltung ihrerTransformatorenflotten bentigen. Das Er-

gebnis ist ein verbessertes Asset-Manage-ment und ein geringeres Risiko unerwarte-

ter Ausflle. Darber hinaus hilft die Vielzahlder erfassten Daten von der Design-

analyse bis hin zur Zustandsbeurteilung bei der schnellen Wiederherstellung desnormalen Betriebszustands eines Transfor-

mators und trgt so zur Minderung derAuswirkungen eines Ausfalls bei. Zu den

Vorteilen einer proaktiven Instandhaltungauf der Basis von TrafoAsset Management

gehren ein geringeres Risiko unerwarteterAusflle und somit eine geringere Gefahr

von Vertragsstrafen (Energieversorger) undUmsatzeinbuen (Industrie) 10.

Angesichts des zunehmenden Durch-schnittsalters der weltweiten Transformato-

renpopulation und der steigenden Anforde-rungen im Hinblick auf eine unterbre-

chungsfreie Energieversorgung ist ein effi-zientes Asset-Managment und eine pro-

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ABB Review Fit at 50 German transformer