Transformatoren sind robuste Geräte mit langer Lebensdauer und gehören oft zu den teuersten Komponenten einer Anlage. Als unsichtbare Helden in Stromnetzen, Industrieanlagen, Rechenzentren und anderen Großverbrauchern arbeiten sie meist unbemerkt im Hintergrund und sind doch unverzichtbar für den reibungslosen Betrieb. Um ihre Verfügbarkeit und Lebensdauer wirklich optimal zu nutzen, führt jedoch kein Weg an einer vorausschauenden Überwachung und Wartung vorbei.
Umfragen unter OEMs, Unternehmen und Versorgern vor einigen Jahren haben gezeigt, dass die meisten von ihnen in einem betrachteten Zeitraum von fünf Jahren Transformatorausfälle erlebten. Die Hälfte davon gab an, dass diese Ausfälle den Betrieb erheblich beeinträchtigt oder sogar gestoppt haben. Die zustandsorientierte Wartung von Transformatoren war aufgrund fehlender Überwachungslösungen am Markt ebenfalls ein erhebliches Problem für die Mehrheit der Befragten. Wie solche Instandhaltungslösungen heute funktionieren und warum sie sich mittlerweile schnell bezahlt machen, zeigen fünf Beispiele.
Vorbemerkung: Neue Lösungen heben die Transformatorenwartung auf ein neues Niveau
Bisher hatten Instandhaltungslösungen für Transformatoren den Ruf, teuer und ineffizient zu sein. Leider nicht zu Unrecht. Neue, zustandsorientierte Wartungsansätze wie der EcoStruxure Transformer Expert mischen die Karten jedoch neu. Sie ermöglichen auf Basis einer kontinuierlichen Überwachung eine proaktive Problemvermeidung und schaffen datenbasierte Entscheidungsgrundlagen, um den optimalen Zeitpunkt für Wartung und Austausch eines Transformators zu bestimmen. Immer mit Blick auf die beiden entscheidenden Ziele: Maximierung der Gesamtverfügbarkeit und Minimierung des Ausfallrisikos.
1. Herausforderungen dynamischer Stromnetze
Die Energiewende bringt eine Vielzahl von Veränderungen für das Profil von Stromnetzen mit sich. Sei es die dezentrale und volatile Einspeisung von Energie aus erneuerbaren Quellen oder die steigende Anzahl von Energiespeichern und Ladestationen für Elektrofahrzeuge. Ein Beispiel ist die Energieerzeugung aus Wind und Sonne, die zu plötzlichen Änderungen der Transformatorbelastungen, einem höheren Anteil an Oberschwingungen und bidirektionalen Strömen führen kann. All dies hat Auswirkungen auf den Transformator, seinen Zustand, seine Lebensdauer und die erforderlichen Wartungsarbeiten. Die Bedingungen in diesen dynamischen Energienetzen beeinflussen die Alterung eines Transformators so stark, dass es nicht mehr möglich ist, auf der Grundlage historischer Daten Vorhersagen über das Betriebsverhalten in der Zukunft zu erstellen.
2. Zustandsorientierte Instandhaltung ist effizienter
In Zeiten kleiner werdender Teams und dezentral verteilter Anlagen und Ressourcen ist Effizienz immer ein wichtiges Thema. Die zustandsorientierte oder vorausschauende Instandhaltung bietet in diesem Zusammenhang viele Vorteile. Werden Transformatoren durch permanent gesammelte Daten überwacht, können darauf basierende Analysen erstellt werden, die potenzielle Probleme identifizieren, bevor sie zu einem Defekt oder Ausfall führen. Risiken können besser eingeschätzt, Wartungs-, Reparatur- und Austauschmaßnahmen gezielt priorisiert werden, um Betriebskosten zu minimieren und das Wartungspersonal zu entlasten. Und ganz nebenbei ist dies auch der entscheidende Schlüssel zur Optimierung von OpEx und CapEx.
3. Die Folgen eines Ausfalls können dramatisch sein
Nicht nur können ganze Prozesse und Anlagen zum Stillstand kommen, auch die Lieferzeiten für Ersatzteile oder neue Transformatoren sind teilweise enorm. Die jederzeitige Transparenz über den Zustand der Transformatorenflotte ermöglicht die präzise Ermittlung der Ausfallwahrscheinlichkeit jedes einzelnen Transformators. Auf diese Weise kann man sich frühzeitig auf das Ende der Lebensdauer eines Transformators sowie mögliche Fehlfunktionen vorbereiten und rechtzeitig entsprechende Austausch- oder Gegenmaßnahmen einleiten.
4. Lebensdauer verlängern, unnötige Investitionen vermeiden.
Ob ein Transformator kurz vor dem Ende seiner Lebenserwartung steht, ist ohne professionelle Überwachungs- und Analysewerkzeuge kaum zu erkennen. Denn es sind keineswegs immer die ältesten Geräte einer Flotte, bei denen Ärger droht. Ein 60 Jahre alter Transformator kann sich einwandfrei verhalten, während ein 25 Jahre alter Transformator aufgrund höherer Belastungen oder schädlicher Überspannungsspitzen kurz vor dem Ausfall steht. Ein häufiger Grund für diese Unsicherheit ist die unzureichende Dokumentation der Transformatorhistorie. Für eine korrekte Risikobewertung muss der Zustand eines Transformators in der Mitte seines Lebenszyklus analysiert werden, will man seine weitere Alterung richtig einschätzen. Nur wenn der Zustand zu diesem Zeitpunkt bekannt ist, können Maßnahmen oder Instandhaltungsarbeiten durchgeführt werden, die einer vorzeitigen Alterung wirksam begegnen. Der handfeste und geldwerte Vorteil: Teure Transformatoren werden erst dann ausgetauscht, wenn es wirklich notwendig ist.
5. Nur wenn der Zustand eines Transformators bekannt ist, kann sein Betrieb optimiert werden
Ein Beispiel: In einem Umspannwerk arbeiten drei Transformatoren. Einer davon soll künftig mit 20 Prozent mehr Last betrieben werden. Aber welcher? Die Antwort geben Zustandsanalysen der drei Transformatoren. Denn Teil dieser Analysen ist die Modellierung von Szenarien zur Lebensdauer unter verschiedenen Lastbedingungen. So lässt sich auf Basis valider Daten sagen, wie alt ein Transformator unter verschiedenen Lastbedingungen voraussichtlich wird. Und damit können wir entscheiden, welcher von den dreien jetzt die 20 Prozent mehr bekommt. Denn wir wissen nun, bei welchem wir eine Überlastung riskieren können und bei welchem wir die Last vielleicht sogar reduzieren müssen, wenn wir seine Lebenserwartung verlängern wollen. Die Echtzeit-Transformatoranalyse gibt uns die Sicherheit, richtig zu entscheiden und zu handeln.
Fazit
In der Welt der Energieinfrastrukturen sind durchdachte Instandhaltungsstrategien entscheidend für den sicheren und wirtschaftlichen Betrieb von Anlagen und Netzen. Insbesondere bei Transformatoren sind spezielle Messungen und die kontinuierliche Überwachung relevanter Parameter zur Zustandsbeurteilung unerlässlich. Auffälligkeiten bei Einzelmessungen weisen oft auf mehrere mögliche Fehlerquellen hin, wobei konventionelle Methoden an ihre Grenzen stoßen. Zudem handelt es sich bei ihnen immer nur um Momentaufnahmen. Hier setzen Online-Überwachungssysteme an, indem sie kritische Komponenten, Auffälligkeiten und mögliche Fehlerursachen kontinuierlich überwachen. Entscheidend für die Interpretation der Messergebnisse ist die Entwicklungsgeschichte des Transformators. Eine exakte Bewertung erfordert den Vergleich aktueller Messungen mit Referenzwerten über die gesamte Lebensdauer des Transformators. Nur so ergibt sich ein zuverlässiges Gesamtbild über Zustand, Alterung und Fehlerquellen. Die Kombination dieser Faktoren ermöglicht eine optimale Risikoabschätzung und die gezielte Umsetzung zeit- und kostenminimierender Maßnahmen. So wird der Weg zu einer zustands- und risikoorientierten Instandhaltungsstrategie geebnet, die nicht nur die Wirtschaftlichkeit, sondern auch die Nachhaltigkeit und den sicheren Betrieb einer Transformatorenflotte gewährleistet.
EcoStruxure Transformer Expert
- Einfach zu implementierende Lösung, die alle Anforderungen an die Wartung und Überwachung von Transformatoren erfüllt
- Geeignet für alle Transformatoren, unabhängig vom Hersteller
- Integrierte IoT-Sensoren und cloudbasierte Softwareanalysen ermöglichen einen kontinuierlichen Einblick in den Gesundheitszustand aller Transformatoren.
- Predictive Analytics ermöglicht präzise Vorhersagen über Zustand und Lebensdauer ganzer Transformatorenflotten
- Proaktive Empfehlungen für datenbasierte Wartungs- und Austauschentscheidungen unterstützen das Betriebs- und Wartungspersonal
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