PR - Graz University of Technology

ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
Lebenszyklus alter Kraftwerke
Christof Sumereder und Uwe Trattnig
Dipl.-Ing. Dr.techn. Priv.-Doz.
Dipl.-Ing. Dr.techn.
FH Joanneum – University of Applied Sciences
[email protected]
ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
Inhalt
§ Technologieentwicklung
§ Isolierstoffe, Materialien
§ Dimensionierung, Werkzeuge
§ Neue Technologien und Trends
§ Praxisbeispiele
§ Speicherkraftwerk, Revision Triebwasserweg, Generation 60+
§ Laufkraftwerk, Spulenschaden, Generation 100+
§ Ausblick
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ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
Entwicklung des
Isolationssystems
19. Jhdt:
natürliche Isolierstoffe
20. Jhdt
Synthetische
Materialien
• Faserstoffe: Zellulose, Seide Flachs; Baumwolle,…
• Harze: Produkte von Pflanzen, Bäumen, Insekten und Petroleum
• Feststoffe: Glimmer, Sand, Asbest, Quarz und andere Mineralien als Füllstoffe
• Systeme aus Asphalt (Bitumen)
• Glimmer für Turbogeneratoren
• Spaltglimmer auf Trägermaterial (Glimmerpapier)
• Dr. Baekeland 1908 Formaldehydharz: Bakelit, Phenole, Alkyde
• Polymere: PVC 1927, Acryl 1936, Polystyrene und Nylon 1938, Melamin-Formaldehyd 1939
• Ab 2. Weltkrieg ersetzten Polymere die meisten natürlichen Materialien
• Synthetische Polymere und Harze seit 1940: Polyester, Polyethylene, Flourcarbonat, Silikon, Epoxid, Polyuretan,
Polypropylen, Polycarbonat, Polyethylen Therephthalat
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Harze und Glimmerpapier
§ Epoxidharze
§ Glimmer
Seit 1947 im Einsatz,
durch „Polymerisation“
Stabilisierung, Aushärtung
dadurch bessere
Formbeständigkeit als bei
Polyesterharz
Glimmer ist transparent,
gute Bruchfestigkeit und
Wärmebeständigkeit,
Härte zw. 2-3, max.
Temperatur etwa 550°C
(Muscovit) und 980°C
(Phlogopit)
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Glimmerband
§ Glimmerpapier
Marek P.: „Neues Trägersystem für Hochspannungsisolierungen“,
Dissertation TU Graz, 2005
§ Trägerband
Bildquelle: Isovolta
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Isoliersystem eines Stators
Verteilte Wicklung
Formspule
Bildquelle: Stone G.C. et al. “Electrical insulation for rotating machines”, IEEE Press, 2004
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Kontinuierliches –
Diskontinuierliches System
Bildquelle: Zwicknagl W.H.: „Zur Frage der Bestimmung und Beurteilung des Feuchtigkeitsgehaltes der Isolierung von Generator –
Hochspannungswicklungen“, Dissertation TU Graz, 1965
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Design einer RR Wicklung
Bildquelle: „VPI System for high voltage motors“, vonRoll
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Design einer VPI Wicklung
A … Kupferleiter
B … Leiterisolierung
C … Innenglimmschutz (IGS)
D … Feldsteuerband
E … Außenglimmschutz (AGS)
Bildquelle: „VPI System for high voltage motors“, vonRoll
F … Halbleitender Anstrich
G … Phasenseperator, Distanzstück
H … Hauptisolierung
I … Nutverschlusskeil
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Typen von Isoliersystemen
Teilleiterisolation
B
Glasseide +
Lack
Spaltglimmer
Lackglas- bzw.
Glimmerband komb.
Bänder mit
Asphaltzwischenanstrich
F
Glasseide +
Lack
Feinglimmer mit
Glasgewebeträger RR
FeinglimmerFolienband
Nutteil: RR;
Wickelkopf: FeinglimmerEpoxydharzband
F
Glasseide +
Lack
Feinglimmer mit
Gasseideträger RR
Feinglimmer auf
Glasseidebasis VPI
Nutteil: RR; Wickelkopf: VPI
(Ganztränkung)
Mikathermband
B
Glasseide +
Lack
Feinglimmer mit Polyesterträger (Feinmikavlies)
RR
Glimmerbänder mit
Epoxydharz+Härter (RR)
Mikathermband+IPS
F
Glasseide +
Lack
Feinglimmer mit Glasgewebeträger (Feinmikaglas
) RR
Glimmerbänder mit
Epoxydharz+Härter (RR)
F
Lack
Feinglimmer mit Glasgewebeträger VPI
Stabtränkung mit Epoxydharz
(VPI)
Micadur
F
Glasfaser +
Lack
Feinglimmer mit Glasgewebeträger VPI
Stabtränkung mit Epoxydharz
(VPI)
Micadur Compact
F
Glasfaser +
Lack
Feinglimmer mit Glasgewebeträger VPI
Ganztränkung mit Epoxydharz
(VPI)
Asphalt Micafolium
Presselast
Vacupress
Vacuband
kontinuierlich
IsolationsKlasse
diskontinuierlich
Hauptisolation
Art
Isolationssystem
Nutteil
Wickelkopf
Rupp C.: „Zustandsbewertung rotierender elektrischer Maschinen“, Diplomarbeit TU Graz, 2005
Beschreibung
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Entwicklung der Isolierung von
rotierenden Maschinen
Bildquelle: Sumereder C.: „Analyse und Bewertung von Betriebsmitteln in der Hochspannungstechnik“, Habilitation TU Graz, 2010
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Entwicklung der Feldstärke
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ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
Zukunftstrend Nanotechnologie
§ Anhebung der Durchschlagsfeldstärke
§ Verbesserung der thermischen
§
§
§
§
Leitfähigkeit
Kompaktere Bauweise
Verarbeitungstechnologie
Kostenreduktion
Lebensdauer
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Fallbeispiel 1
§ Erneuerung Triebwasserweg eines
Speicherkraftwerks
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Diagnose an Maschinen Gen 60+?
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ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
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ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
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ENERGIE-, VERKEHR- & UMWETMANAGMENT
TE Fingerprint
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Fallbeispiel 2. Gen 100+
§ Spulenschaden
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Isolationswiderstandsmessung
Spannungsprüfung
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Stehspannungsprüfung
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Zusammenfassung
§ Betriebsart ist wesentlicher Faktor für
Alterung: thermisch ► mechanisch ►
elektrisch ► Lebensdauer
§ Technische Diagnose ermöglicht
Erkennen von Schwachstellen und
Beurteilung des Betriebsrisikos
§ Moderne Diagnostik auch bei alten bzw.
sehr alten Maschinen sinnvoll
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Danke für die Aufmerksamkeit
§ Fragen?
§ [email protected]
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