2 AREVA Schorch Hermetiktransformator

Átírás

1

2 Hermetikusan zárt erőátviteli transzformátorok DREXLER Péter AREVA Hungária Kft. Magyar Elektrotechnikai Egyesület Villamos forgógépek és transzformátorok szakmai nap AREVA Schorch Hermetiktransformator 2

3 A fejlesztés tényezői Az átviteli transzformátorok a hálózat nagy értékű, meghatározó fontosságú pontjai, így azok megbízhatósága, élettartama, üzemeltetési költsége kiemelt jelentőségű. Az olaj-papír szigetelésű transzformátorok élettartamát az olaj és a papír öregedése, valamint az üzemi hőmérséklet nagymértékben befolyásolják. Az olaj levegőtől való hermetikus elzárásával a szigetelés öregedése nagy mértékben csökkenthető. Cél: hermetikusan zárt transzformátor fejlesztése. 3 AREVA Schorch Hermetiktransformator 3

4 Hagyományos transzformátor DIN szerint Tágulótartály NAF DIN-átvezetők vagy kondenzátor-átvezetők Levegőszárító Csővezetékek Hagyományos fokozatkapcsoló Buchholz-relé Fokozatkapcsoló védőrelé Radiátorok DIN Lapos éktolózár DIN 4 AREVA Schorch Hermetiktransformator 4

5 A szigetelés öregedési folyamatai A cellulóz molekuláris felépítése H H OH OH H H O CH 2 OH H H O CH OH 2 H OH H O H OH H O H H OH H CH OH 2 OH H H n Termikus depolimerizáció: Üzemi hőmérsékleten és különösen 105 C felett a cellulóz molekulák felbomlanak. Ennek a folyamatnak az eredményei: szabad glülóz (HO;O;OH), víz (H2O), szén-monoxid- és dioxid (CO, CO2), szerves savak Oxidatív depolimerizáció: Az oxidáció során savak, ketonok, fenolok és más oxigéntartalmú molekulák képződnek. Az oxigén erősíti a további oxidációt. Ezen felül a víz is károsító hatású oxidációs termék ami igen gyorsan a papír tönkremenetelét okozhatja. Hidrolitikus depolimerizáció: A víz és savak további glükózláncokat bontanak fel. Az öregedési folyamatot alapvetően a víz gyorsítja. 5 AREVA Schorch Hermetiktransformator 5

6 A szigetelés öregedési folyamatai A cellulóz öregedését gyorsító tényezők ( IEEE forrás) Cellulóz az olajban Cellulóz és oxigén az olajban Cellulóz, oxigén és 1-2% víz az olajban Cellulóz, oxigén és 4% víz az olajban 6 AREVA Schorch Hermetiktransformator 6

7 Hermetikustrafó-történet 1960-as évek vége: hermetikus elosztótrafók kifejlesztése többek között A Lepper-Dominit, TU és SCHORCH cégeknél. Teljesítménytartomány: kva hullámos lemez tartályban Az 1970-es évek végére kva-ig 7 AREVA Schorch Hermetiktransformator 7

8 Hermetikustrafó-történet 1982: 10 MVA-es hermetikus trafó simalemezes tartállyal, táguló radiátorokkal a SCHORCH fejlesztésében (Vevő: Kloeckner INA, Közép- Afrikába) 2000: 110 kv-os középteljesítményű hermetikus trafó kifejlesztése az ALSTOM Schorch-nál 8 AREVA Schorch Hermetiktransformator 8

9 Hermetikus transzformátor nincs tágulótartály NAF kondenzátor-átvezető Olaj-térfogatváltozás a táguló radiátorokban nincs gázpárna a fedél alatt nincsenek csővezetékek nincs levegőszárító vákuumkamrás fokozatkapcsoló olajszint- és utántöltő cső Buchholz-relé Nyomáscsökkentő szelep korr. acél golyós szelep 9 AREVA Schorch Hermetiktransformator 9

10 Hermetikus transzformátor Olajnyomás 0,4 0,3 Nyomás a radiátor aljában bar 0,2 0, ,1-0,2 Olajhőmérséklet középen C 10 AREVA Schorch Hermetiktransformator 10

11 Hermetikus transzformátor A táguló radiátor vizsgáló berendezése A táguló radiátorok vizsgálata DIN szerint (Hermetikus hullámlemezes tartály) A 2000 tágulásiösszehúzódási ciklushoz készített radiátor 30 év üzemidőre felel meg 11 AREVA Schorch Hermetiktransformator 11

12 Hermetikus transzformátor A táguló radiátor fejlesztési állomásai Hegesztési pont Hegesztési pont Hegesztési varrat 395 ciklus károsodás nélkül megfelel 6 év üzemidőnek 645 ciklus károsodás nélkül Megfelel 9,6 év üzemidőnek Menk gyártmányú sorozatgyártású táguló radiátor az AREVA követelmények és az Aacheni Főiskola számításai alapján ciklus után a Tesztet abbahagyták. Ez 78 év üzem -időnek felel meg. 12 AREVA Schorch Hermetiktransformator 12

13 A hermetikus transzformátor előnyei karbantartásszegény nincs levegőszárító a vákuum fokozatkapcsoló miatt nincs érintkezőkopás, nincs gázképződés az olajban, nincs időfüggő karbantartás nincs oxidációs olajöregedés az olaj nem vesz fel nedvességet csökken a cellulóz oxidatív depolimerizációja nem szükséges hidrokompenzátor (gumizsák), annak karbantartása és cseréje az élettartam jelentős növekedése, vagy nagyobb terhelésen azonos élettartam 13 AREVA Schorch Hermetiktransformator 13

14 A hermetikus transzformátor előnyei A neutralizációs szám (NZ) időbeli változása NZ-szám 0,5 0,45 0,4 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0, Idő (Év) 245 kv-os géptrans zformátor Hermetikus trans zform átor 123 kv-os hálózati trans zformátor Hermetikus trans zform átor 14 AREVA Schorch Hermetiktransformator 14

15 Hermetikus transzformátor NAF átvezetők RIP/OIP-Kondenzátor átvezetők - porcelán vagy - szilikon, függőleges vagy vízszintes elrendezés vagy Steckeres kábelcsatlakozó, Pl: Pfisterer Connex A tank oldalán alsó csatlakozással oder vagy a fedélen felső csatlakozással. 15 AREVA Schorch Hermetiktransformator 15

16 Hermetikus transzformátor KIF átvezetők Szilikon átvezetők DIN szerint vagy Steckeres kábelcsatlakozás Pl. Pfisterer Connex 16 AREVA Schorch Hermetiktransformator 16

17 Védelmi-felügyeleti készülékek 1 Buchholz-Relé, 2 úszó a tankban 1 tank túlnyomás-csökkentő szelep 0,7 bar megszólalással 1 fokozatkapcsoló túlnyomáscsökkentő szelep 0,55 bar megszólalással Mutatós hőmérő, kontakthőmérő, ellenállás hőmérő, termikus védelem mint a hagyományos trafóknál 17 AREVA Schorch Hermetiktransformator 17

18 Olajmintavétel Olajpróba-szelep lent vagy középen és lent (vezető cső nélkül) visszacsapó szeleppel. Olajmintavétel Qualitrol készlettel, túlnyomás és alacsony nyomás alatt Javaslat az olajpróbára: 1, majd 6 év üzembehelyezés után, majd 10 évenként A trafó méretétől függően, 10 olajmintavétel lehetséges utántöltés nélkül. 18 AREVA Schorch Hermetiktransformator 18

19 Megtérülés számítás DIN Standard- / Hermetikus trafó 19 AREVA Schorch Hermetiktransformator 19

20 Megtérülés számítás DIN Standard- / Hermetikus trafó Hermetikus és hagyományos trafó költségösszehasonlítás Kumulált élettartamköltség (Euro) Költségelőny (Euro) Év Standardtrafo ohne Hydrokompensator Hermetiktrafo Vacutap Kostenvorteil Hermetik Vacutap AREVA Schorch Hermetiktransformator 20

21 Megtérülés számítás DIN Standard- / Hermetikus trafó A vákuum fokozatkapcsolós hermetikus transzformátor karbantartási költségeinek megtérülése a hagyományos transzformátorhoz képest K ölts é g e lő n y (E uro ) Olajjavítás Fokozatkapcsoló karbantartás Kostenvorteil Hermetik Vacutap Év 21 AREVA Schorch Hermetiktransformator 21

22 Referencia lista 22 AREVA Schorch Hermetiktransformator 22

23 A hermetikus transzformátor korlátai A radiátorok sarkain letörés nem lehetséges, nem fér be a vasúti űrszelvénybe A radiátorok nem tűzihorganyozhatóak, ezért a korrózióvédelemként merítéses cink bevonatot, majd festést kap 23 AREVA Schorch Hermetiktransformator 23

24 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 63/80 MVA, 110/20 kv, ENERTRAG 24 AREVA Schorch Hermetiktransformator 24

25 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 31,5 MVA, 115/22 kv, Ingolstadt 25 AREVA Schorch Hermetiktransformator 25

26 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 10 MVA, 120/17,25 kv, 16,7 Hz 26 AREVA Schorch Hermetiktransformator 26

27 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 40 MVA, 110/31,8 kv, E.ON Westfalen Weser AG 27 AREVA Schorch Hermetiktransformator 27

28 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 20/25 MVA, 115/21 kv, E.ON TEAG AG 28 AREVA Schorch Hermetiktransformator 28

29 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 136/68/68 MVA, 122/11/11 kv, Vattenfall Europe 29 AREVA Schorch Hermetiktransformator 29

30 AREVA Schorch Hermetikus transzformátor 30 MVA, 230/27,5 kv, SNCF 30 AREVA Schorch Hermetiktransformator 30

31 Köszönöm a figyelmet!

32 Hermetikus transzformátor Alakváltozások és mechanikai feszültségek * Vergleichsspannungshypothese nach von Mises, siehe auch DIN-Norm AREVA Schorch Hermetiktransformator 32

33 Vorteile des Hermetiktransformators Keine Ölalterung durch Öl-Oxidation Keine Feuchtigkeitsaufnahme des Öles Deutliche Reduzierung der oxidativen Depolymerisation der Zellulose Deutliche Verlängerung der Lebensdauer oder höhere Belastung (mit höheren Übertemperaturen) bei gleicher Lebensdauer Wartungsfrei, da keine Luftentfeuchter Wartungsfrei durch Vacutap-Stufenschalter, keine zeitorientierte Wartung (erst nach Schaltspielen) Kein Hydrokompensator (ca. 10 Jahre Lebensdauer) niedrige Life-cycle Cost 33 AREVA Schorch Hermetiktransformator 33

34 Entwicklung Produkt: Hermetiktransformator Ziel: reduzierte Öl-Alterung, reduzierte Zellulosealterung, wartungsfreier Transformator 34 AREVA Schorch Hermetiktransformator 34

35 Gewinnrechnung DIN Standard- / Hermetiktrafo 35 AREVA Schorch Hermetiktransformator 35

36 Gewinnrechnung DIN Standard- / Hermetiktrafo Wartungskosten Hermetiktrafo mit Vacutap-OLTC zu Standard-Trafo mit Hydrokompensator k um. di sk. Ko ste n in E uro Ko ste nv orte il i n E uro Jahr Standardtrafo mit Hydrokompensator Hermetiktrafo Vacutap Kostenvorteil Hermetik Vacutap AREVA Schorch Hermetiktransformator 36

37 Gewinnrechnung DIN Standard- / Hermetiktrafo Einsparung Wartungskosten Hermetiktrafo mit Vacutap-OLTC zu Standard-Trafo mit Hydrokompensator Wartung OLTC Standardtrafo Ko ste nv orteil in E ur o Erneuerung Hydrokompensator Jahr Kostenvorteil Hermetik Vacutap 37 AREVA Schorch Hermetiktransformator 37

38 Gewinnrechnung DIN Standard- / Hermetiktrafo Wartungskosten Standard-Trafo mit Hydrokompensator zu Standard-Trafo ohne Hydrokompensator k um. d isk. Ko ste n i n E uro K ostenv orteil in E uro Jahr Standardtrafo ohne Hydrokompensator Standardtrafo mit Hydrokompensator Kostenvorteil mit Hydrokompensator AREVA Schorch Hermetiktransformator 38

39 Gewinnrechnung DIN Standard- / Hermetiktrafo Einsparung Wartungskosten Standard-Trafo mit Hydrokompensator zu Standard-Trafo ohne Hydrokompensator Ko ste nvo rtei l in E ur o Ölaufbereitung Standardtrafo Erneuerung Hydrokompensator Erneuerung Hydrokompensator Jahr Kostenvorteil mit Hydrokompensator 39 AREVA Schorch Hermetiktransformator 39

40 Technische Vorteile des Hermetiktransformators Beschleunigungsfaktoren der Zellulosealterung (Quelle: Weidmann) Alterungsgeschwindigkeit ,1 1 % 10 Papierfeuchte Einfluss der Papierfeuchte auf die Alterungsgeschwindigkeit des Papieres: Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Papier mit 1% Feuchtigkeitsgehalt zehnmal schneller altert als ein Papier mit lediglich 0,1 %. Einfluss der Papierfeuchte auf die Alterungsgeschwindigkeit des Papieres 40 AREVA Schorch Hermetiktransformator 40

41 Technische Vorteile des Hermetiktransformators Beschleunigungsfaktoren der Zellulosealterung (aus VDEW-Ölbuch) Durchschlagfestigkeit der Papierisolation 100 % % 8 Wassergehalt der Papierisolation Durchschlagfestigkeit einer Papierisolation Durchsch lagfestigkeit des Isolierö les 100 kv Wassergehalt des Isolieröles ppm Auszug aus dem VDEW-Ölbuch: Für die Aufrechterhaltung der guten Isolation in elektrischen Betriebsmittel ist eine sorgfältige Behandlung der Lufttrocknungsanlagen, z.b. Luftentfeuchter, erforderlich. Schlecht gewartete Transformatoren, bei denen das Luftentfeuchtersystem und damit auch die Isolierflüssigkeit vernachlässigt worden sind, bedeuten für den Netzbetrieb einen erheblichen Unsicherheitsfaktor. Durchschlagfestigkeit eines Isolieröls 41 AREVA Schorch Hermetiktransformator 41

42 Technische Vorteile des Hermetiktransformators Beschleunigungsfaktoren der Zellulosealterung (aus VDEW-Ölbuch) Feuchtigkeitsgleichgewicht Luft-Öl-Papier 42 AREVA Schorch Hermetiktransformator 42

43 Standardtransformator mit Hydrokompensator ähnlich DIN Ausdehnungsgefäß mit Hydrokompensator (Gummisack oder -membran) OS Kondensator-Durchführungen Luftentfeuchter Rohrleitungen Standard-Stufenschalter Buchholzschutzrelais Stufenschalter-Schutzrelais Radiatoren gem. DIN Keilflachschieber gem. DIN 43 AREVA Schorch Hermetiktransformator 43