VDMA 4315-8 Turbomaschinen und Generatoren – Anwendung der

VDMA-Einheitsblatt
Januar 2016
VDMA 4315-8
ICS 29.160.20
Turbomaschinen und Generatoren –
Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit –
Teil 8: Risikobeurteilung H2-gekühlte Kraftwerksgeneratoren
Turbomachinery and generators –
Application of the principles of functional safety –
Part 8: Risk assessment hydrogen cooled generators
Fortsetzung Seite 2 bis 54
Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau e.V. (VDMA)
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VDMA 4315-8:2016-01
Preisgr. 20
Seite 2
VDMA 4315-8:2016-01
Inhalt
Seite
Vorwort ............................................................................................................................................................... 3
1
Anwendungsbereich ............................................................................................................................ 5
2
Normative Verweisungen ..................................................................................................................... 5
3
Begriffe .................................................................................................................................................. 5
4
Erläuterungen ........................................................................................................................................ 5
4.1
Methode zur Risikoeinschätzung ........................................................................................................ 5
4.2
Belegungsplan (Besetzungsplan zur Ermittlung der Aufenthaltswahrscheinlichkeit F) .............. 7
4.3
Vorgehensweise bei der Risikobeurteilung ....................................................................................... 8
5
Produktspezifische Festlegungen ...................................................................................................... 9
5.1
Kriterium für eine Schutzfunktion ....................................................................................................... 9
5.2
Personen im Gefährdungsbereich ...................................................................................................... 9
5.3
Risiken aus angrenzenden Systemen ................................................................................................ 9
5.4
Hinweise zur Trennung vom Netz ....................................................................................................... 9
5.5
Maschinentechnische Generatorschutzkreise und dazugehörige Anwendungsbereiche ......... 10
6
Schutzkreisspezifische Gefährdungs- und Risikobeurteilung ...................................................... 12
6.1
Niveauschutz Stromausleitungskasten (Für die Anordnung der Stromdurchführungen
an der Unterseite des Generators) .................................................................................................... 12
6.2
Kaltgastemperaturschutz/Warmgastemperaturschutz ................................................................... 13
6.3
Generatorlager: Lagertemperaturschutz .......................................................................................... 14
6.4
Generatorlager: Schutz vor zu hohen Wellenschwingungen oder Lagergehäuseschwingungen (Designabhängig) ..................................................................................................... 16
6.5
Ständerkühlwassertemperaturschutz hinter Ständerwicklung (Designabhängig) ...................... 20
6.6
Ständerkühlwassertemperaturschutz hinter Ständerkühlwasserkühlern und/oder hinter
Stromdurchführungen (Designabhängig) ........................................................................................ 21
6.7
Ständerkühlwasserdurchflussschutz hinter Ständerwicklung (Designabhängig) ...................... 24
6.8
Ständerkühlwasserdurchflussschutz hinter Stromdurchführungen bzw. hinter Generator
gesamt (Designabhängig) .................................................................................................................. 25
6.9
Differenzdruckschutz Dichtöl / H2 ..................................................................................................... 27
6.10
Schutz vor unzulässiger H2-Leckage ................................................................................................ 30
6.11
Überdrehzahlschutz (Betrachtungen für den Generator) ............................................................... 33
6.12
Nuttemperaturschutz (Designabhängig) .......................................................................................... 37
6.13
Niveauschutz Vakuumbehälter (Designabhängig) .......................................................................... 38
6.14
Schutz vor erhöhter elektrischer Leitfähigkeit des Ständerkühlwassers (Designabhängig) ..... 39
6.15
Niveauschutz Ständerkühlwassertank (Designabhängig) ............................................................. 40
6.16
Erregerlager: Lagertemperaturschutz .............................................................................................. 41
6.17
Erregerlager: Schutz vor zu hohen Wellenschwingungen oder Lagergehäuseschwingungen (Designabhängig) ..................................................................................................... 43
6.18
Netztrennung ....................................................................................................................................... 46
7
Risikobeurteilungen – Übersicht der maschinentechnischen Generatorschutzkreise
mit einer SIL-Einstufung >= 1 ............................................................................................................ 51
Seite 3
VDMA 4315-8:2016-01
Vorwort
Das vorliegende VDMA-Einheitsblatt hat zum Ziel, eine standardisierte Sichtweise auf die Beurteilung von
Risiken bei wasserstoffgasgekühlten Generatoren mit und ohne wassergekühlter Ständerwicklung zu
gewährleisten, die mit einer steuerungstechnischen Maßnahme reduziert werden.
Hierzu wurden Risikobeurteilungen vorgenommen, die zu einer Einstufung von Schutzfunktionen führen, die
als Basis für anlagenspezifische Auslegungen dienen können.
Die Anforderungen an die Schutzfunktionen (erforderliche Risikoreduktion) wurden mit einem Risikographen
ermittelt, der sich an turbomaschinenspezifischen Anforderungen orientiert und der anhand der „quantitativen“
Methode kalibriert wurde.
Detaillierte Erläuterungen und Hintergrundinformationen zur Risikobeurteilung können dem VDMAEinheitsblatt 4315 „Turbomaschinen und Generatoren - Anwendung der Prinzipien der Funktionalen
Sicherheit - Teil 1: Verfahren zur Ermittlung der notwendigen Risikoreduktion“ entnommen werden.
Bei diesem VDMA-Einheitsblatt und den darin enthaltenen Risikobeurteilungen kann es sich naturgemäß nur
um eine exemplarische Beschreibung auf der Basis der breiten Erfahrung der mitarbeitenden Experten und
mit Blick auf typische Maschinen aus dem Anwendungsbereich und ihre gängigen Anwendungen handeln. Da
Rahmenbedingungen, technologie-, anwendungs- und prozessspezifische Einflüsse und sich aus dem Umfeld
ergebende Risikokomponenten im Realfall zu berücksichtigen sind, sind die hier dargestellten Schritte und
Ergebnisse als praxisnahe Ausgangsbasis für eine spezifische Beurteilung zu verstehen. Insofern kann das
Dokument nur als Basis zur Beurteilung von Risiken dienen. Es erhebt weder einen Anspruch auf
Vollständigkeit noch auf die exakte Auslegung der bestehenden Rechtsvorschriften. Er darf nicht das Studium
der relevanten Richtlinien, Gesetze und Verordnungen und insbesondere die Prüfung im Einzelfall ersetzen.
Dieses VDMA-Einheitsblatt ist Teil einer Einheitsblattreihe mit den folgenden Teilen:
"Turbomaschinen und Generatoren – Anwendung der Prinzipien der Funktionalen Sicherheit“
Teil 1: Verfahren zur Ermittlung der notwendigen Risikoreduktion
Teil 2: Bestandsmaschinen
Teil 3: frei
Teil 4: frei
Teil 5: Risikobeurteilung Dampfturbinen
Teil 6: Risikobeurteilung Gasturbinen
Teil 7: Risikobeurteilung Verdichterstränge
Teil 8: Risikobeurteilung H2-gekühlte Kraftwerksgeneratoren
An der Projektarbeit zur funktionalen Sicherheit bei der Risikobeurteilung wasserstoffgasgekühlter
Generatoren mit und ohne wassergekühlte Ständerwicklung waren die Unternehmen
Alstom Power
Siemens Energy
sowie der VDMA-Fachverband Power Systems beteiligt.
Das vorliegende VDMA-Einheitsblatt 4315-8 wurde im Wesentlichen von den folgenden Experten erarbeitet:
Edmund Eisenburger
Christoph Graser
Dr. Armin Heger
Dr. Stefan Keller
Klaus Langenbacher
Christian Lehmann
Thorsten Müller
Markus Murawa-Galen
Dr. Jörg Oesterheld
Peter Reinartz
Peter Schönfeld
Christian Wojatzek
Siemens AG, Erlangen
Siemens AG, Mülheim a. d. Ruhr
Alstom Power, Birr
Alstom Power, Birr
Alstom Power, Mannheim
Siemens AG, Erlangen
Alstom Power, Mannheim
Siemens AG, Mülheim a. d. Ruhr
Alstom Power, Birr
Alstom Power, Mannheim
Siemens AG, Mülheim a. d. Ruhr
Siemens AG, Mülheim a. d. Ruhr
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VDMA 4315-8:2016-01
Die Inhalte des VDMA-Einheitsblattes wurden intensiv mit den Experten der Betreiberseite (Projektgruppen
"Generatoren", "Elektrischer Blockschutz" und "Betriebssicherheit Elektrotechnik") abgestimmt. Diese wurden
repräsentiert durch die Herren:
Bernhard Hoffmann
Norbert Marzecki
Michael Mühl
Bernd-Christian Pago
RWE, Grevenbroich
Mark-E, Werdohl
Steag, Essen
Evonik, Marl
Das VDMA-Einheitsblatt wird daher veröffentlicht in Kooperation mit dem VGB PowerTech, Essen.
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VDMA 4315-8:2016-01
1
Anwendungsbereich
Wasserstoffgasgekühlte Generatoren mit und ohne wassergekühlte Ständerwicklung werden typischerweise
in Kraftwerksanlagen eingesetzt.
Das VDMA-Einheitsblatt gilt für Personenschäden, Sach- und Umweltschäden sind kein Bestandteil des
Betrachtungsumfangs.
Nähere Erläuterungen werden in Teil 1 dieser VDMA-Einheitsblatt-Reihe, Kapitel 2.1 gegeben.

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