Online- und Offline-DGA-Überwachung: Was ist das Richtige für Sie?
Netztransformatoren stellen bedeutende Investitionen dar. Versorgungsunternehmen und Industrieanlagen müssen unbedingt verhindern, dass sie durch unerwartete Ausfälle zeitweise nicht nutzbar sind. Da die Kosten für den Austausch von Transformatoren oft mehrere Millionen Euro überschreiten und sich Ausfälle über ganze Netze hinweg auswirken, stellt sich nicht die Frage, ob gelöste Gase überwacht werden müssen. Die Frage ist, wie sie am effektivsten zu überwachen sind.
Die DGA-Überwachung erfolgt auf zwei verschiedene Arten: die herkömmliche Offline-Probenahme mit Laboranalyse und die kontinuierlichen Online-Überwachungssysteme. Jede Methode bietet einzigartige Vorteile und erfüllt unterschiedliche betriebliche Anforderungen.
Das Verständnis dieser Unterschiede ermöglicht es Anlagenmanagern, fundierte Entscheidungen zu treffen, die mit ihrer Risikotoleranz, ihren Budgetbeschränkungen und ihren Instandhaltungsstrategien vereinbar sind.
Wie funktioniert die Offline-DGA-Überwachung?
Die Offline-DGA-Überwachung basiert auf regelmäßigen Ölprobenahmen und Laboranalysen mittels Gaschromatografie. Geschulte Techniker sammeln in regelmäßigen Abständen (in der Regel vierteljährlich, halbjährlich oder jährlich) Ölproben von Transformatoren und transportieren diese dann zur detaillierten Analyse in Labors.
Beim Laborverfahren werden gelöste Gase aus der Ölprobe extrahiert und mithilfe von Gaschromatografiesäulen getrennt. Mit diesem etablierten Verfahren können verschiedene Fehlergase identifiziert und quantifiziert werden, darunter Wasserstoff, Methan, Ethan, Ethylen, Acetylen, Kohlenmonoxid und Kohlenstoffdioxid.
Die Laboranalyse liefert umfassende Daten mit hoher Genauigkeit und der Fähigkeit, sehr niedrige Gaskonzentrationen zu erkennen. Die kontrollierte Umgebung gewährleistet konsistente Messbedingungen und ermöglicht eine Korrelation mit historischen Daten über Jahrzehnte hinweg.
Wie funktioniert die Online-DGA-Überwachung?
Online-DGA-Überwachungssysteme werden direkt an Ausdehnungsgefäße oder Ölkreislaufsysteme von Transformatoren angeschlossen und ermöglichen kontinuierliche Echtzeitmessungen. Diese Systeme verwenden entweder die Gaschromatografie-Technologie mit automatischen Kalibrierungszyklen oder die Infrarotspektroskopie in Kombination mit Sekundärsensoren.
Moderne Online-Überwachungen können wichtige Fehlergase kontinuierlich verfolgen und dabei mehrmals pro Tag Datenpunkte erzeugen, anders als bei der Probenahme nach Zeitplan. Diese ständige Überwachung ermöglicht die sofortige Erkennung von sich entwickelnden Fehlern und liefert Trendinformationen, die die Geschwindigkeit der Gaserzeugung erkennen lassen.
Online-Systeme lassen sich in SCADA-Netzwerke und Anlagenmanagement-Plattformen integrieren und liefern automatisierte Warnungen, wenn Gaskonzentrationen die festgelegten Schwellenwerte überschreiten. Diese Konnektivität verwandelt Rohdaten in verwertbare Informationen für Instandhaltungsteams.
Welche Gase sollten überwacht werden?
Die Auswahl der überwachten Gase hängt von Ihrem Überwachungsansatz und Ihren Betriebsprioritäten ab. In der Regel werden bei der Laboranalyse alle wichtigen Fehlergase gemessen, während sich Online-Überwachungen auf die wichtigsten Indikatoren konzentrieren können.
Zur umfassenden Fehlererkennung sollte die Überwachung Wasserstoff (Teilentladungserkennung), Acetylen (Störlichtbögen), Ethylen und Methan (thermische Fehler), Kohlenmonoxid (Zelluloseabbau) und Feuchtigkeitsgehalt (Isolierungszustand) berücksichtigen. Bei einigen Anwendungen ist die Überwachung von Kohlenstoffdioxid und Ethan ratsam, so entstehen zusätzliche Diagnoseoptionen.
Kritische Transformatoren erfordern oft eine Multigas-Online-Überwachung, während weniger kritische Anlagen möglicherweise nur eine Wasserstoff- und Acetylen-Überwachung erfordern, um die schwersten Fehlerzustände zu erkennen. Der Schlüssel liegt darin, die Überwachungsfähigkeit an die Kritikalität der Anlagen und die Risikotoleranz anzupassen.
Was sind die Hauptvorteile der einzelnen Ansätze?
Die Offline-Überwachung bietet eine hervorragende Analyse mit Laborpräzision. Die kontrollierte Umgebung eliminiert Messunsicherheiten im Zusammenhang mit Feldbedingungen, während geschulte Analysten komplexe Interpretationen mithilfe bewährter Diagnosetechniken wie dem Duval-Dreieck durchführen können.
Die Laboranalyse ermöglicht auch die Messung zusätzlicher Ölparameter, einschließlich Feuchtigkeitsgehalt, Säuregehalt, Durchschlagfestigkeit und Furanverbindungen. Diese umfassende Bewertung liefert ein vollständiges Bild des Transformatorzustands über die Konzentration gelöster Gase hinaus.
Die Online-Überwachung ermöglicht eine kontinuierliche Überwachung mit sofortiger Fehlererkennung. Echtzeitdaten ermöglichen eine schnelle Reaktion auf sich entwickelnde Fehler, während Trendanalysen die Fehlerfortschrittsraten aufzeigen, die bei der Probenahme nach Zeitplan übersehen werden könnten.
Die automatische Online-Überwachung eliminiert Probenahmefehler und sorgt für konsistente Messintervalle. Die Integration in Kontrollsysteme ermöglicht sofortige Warnmeldungen und automatische Reaktionen auf kritische Bedingungen.
Wie lassen sich die Kosten der beiden Methoden vergleichen?
Die Offline-Überwachung beinhaltet wiederkehrende Laborgebühren, Arbeitskosten für die Probenahme und Kosten für potenzielle Verzögerungen bei der Fehlererkennung, die zu teuren Notfallreparaturen führen können. Während die Kosten für einzelne Stichproben gering erscheinen, generieren jährliche Überwachungsprogramme für große Transformatorflotten erhebliche kumulative Kosten.
Die Online-Überwachung erfordert eine höhere Anfangsinvestition, macht jedoch laufende Laborgebühren überflüssig und verringert den Arbeitsaufwand. Die kontinuierliche Überwachungsfunktion verhindert häufig kostspielige Ausfälle, die die Anfangsinvestition durch die Vermeidung von Ausfällen und die Verlängerung der Anlagenlebensdauer ausgleichen.
Bei kritischen Transformatoren, bei denen ungeplante Ausfälle Hunderttausende Euro pro Stunde kosten, bietet die Online-Überwachung in der Regel eine überlegene Rendite. Weniger kritische Anlagen können eine Offline-Überwachung rechtfertigen, wenn das Risiko einer verzögerten Fehlererkennung akzeptabel bleibt.
Welche Methode bietet eine bessere Fehlererkennung?
Beide Methoden können Transformatorfehler effektiv erkennen, ihre Erkennungsfähigkeiten unterscheiden sich jedoch erheblich in Bezug auf die Zeit und die Auflösung. Die Offline-Überwachung kann Fehler bei der Probenahme nach Zeitplan erkennen, übersieht aber möglicherweise Fehler, die sich zwischen den Entnahmezeitpunkten mit hoher Geschwindigkeit entwickeln.
Die Online-Überwachung ist hervorragend bei der Erkennung sich schnell entwickelnder Fehler und liefert Trendinformationen, die den Schweregrad des Fehlers erkennen lassen. Die kontinuierliche Datenerfassung ermöglicht die Erkennung von vorübergehenden Ereignissen, die bei periodischer Stichprobenahme vollständig übersehen werden könnten.
Die Laboranalyse bietet jedoch eine überlegene Diagnoseleistung durch umfassende Gasanalyse und Korrelation mit zusätzlichen Ölparametern. Die Kombination mehrerer diagnostischer Indikatoren bietet oft eine eindeutigere Fehlererkennung als die Gaskonzentration allein.
Können Sie beide Methoden zusammen verwenden?
Viele Versorgungsunternehmen und Industrieanlagen verwenden hybride Ansätze, die die Online-Überwachung mit regelmäßigen Laboranalysen kombinieren. Online-Systeme bieten eine kontinuierliche Überwachung und sofortige Fehlererkennung, während Laboranalysen umfassende Diagnosemöglichkeiten und Verifizierung von Online-Messungen bieten.
Dieser integrierte Ansatz maximiert die Fehlererkennungsfähigkeit und bietet gleichzeitig die erforderliche Diagnosetiefe für eine fundierte Entscheidungsfindung. Mit Online-Überwachungen lassen sich bei Transformatoren in gutem Zustand die Intervalle zwischen den Laborproben ausdehnen. Bei Auftreten von Fehlerzuständen können sie zusätzliche Probenahmen veranlassen.
Der hybride Ansatz bietet auch Redundanz in kritischen Anwendungen, bei denen die Überwachung von Systemausfällen den Schutz von Anlagen beeinträchtigen könnte. Die Laboranalyse kann die Ergebnisse von Online-Messungen bestätigen und eine sichernde Diagnosefunktion darstellen.
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