Isolieröl-Fallstudie: Verlängerung der Lebensdauer von Transformatoren

Transformatorenöl tiefenreinigend regenerieren statt ersetzen – das ist das Ergebnis der Zusammenarbeit von Tata Steel mit Electrical Oil Services (EOS^®). Im Rahmen eines umfassenden Wartungsprogramms war Tata Steel, einer der führenden Stahlhersteller Europas, bestrebt, die Instandhaltung seiner Transformatoren, insbesondere des Isolieröls, zu optimieren. Die Ziele: die Lebensdauer der Transformatoren verlängern, den Austausch von Transformatoren vermeiden und Kosten sparen. Erfahren Sie hier mehr zu Umfang, Fokus, Planung und Umsetzung der EOS^® Fallstudie. 

Umfang der Fallstudie: Zustandsanalyse mehrerer Transformatoren in Port Talbot 

In Port Talbot (Wales, Großbritannien) lag der Fokus auf 17 Versorgungstransformatoren von Tata Steel, die jeweils mit 66 kV betrieben werden und wichtige Teile des Stahlwerks versorgen. Ein kompletter Austausch der älteren Transformatoren kam für Tata Steel nicht in Frage, aber es musste eine alternative Lösung gefunden werden. 

Die EOS^®-Ingenieure führten eine detaillierte Analyse jedes einzelnen Transformators durch. Im Rahmen dessen wurde auch eine Laboranalyse (Transformer Condition Assessment, TCA) für jeden der 17 Transformatoren durchgeführt, um den Zustand des Isolationssystems, insbesondere der Ölqualität und Papierisolierung, umfassend zu beurteilen. 

Schwerpunkt der Fallstudie: Die physikalischen Eigenschaften der Papierisolierung und die Ergebnisse der Isolieröltests 

Electrical Oil Services konzentrierte sich auf die Ergebnisse der Isolieröltests und die physikalischen Eigenschaften der Papierisolierung. Die Ingenieure empfahlen Tata Steel, eine umfassende Tiefenreinigung (Ölregeneration) des gesamten Isolierölsystems aller analysierten Transformatoren durchzuführen, um deren Lebensdauer zu verlängern.   

Die Isolierölregeneration bietet gegenüber einem Ölwechsel wichtige Vorteile:

1. Das gesamte Isoliersystem wird gründlich gereinigt, nicht nur das Isolieröl.  
2. Die Behandlung wird ohne Ablassen des Transformatorenöls durchgeführt, wodurch das Risiko einer Beschädigung der Papierisolierung minimiert wird.  
3. Es besteht die Möglichkeit, den Transformator während des gesamten Behandlungsprozesses in Betrieb zu lassen und nur kurze Unterbrechungen für das An- und Abstecken der Anschlüsse einzuplanen.  
4. Im Vergleich zu einem Ölwechsel bleibt deutlich weniger verunreinigtes Isolieröl in der Papierisolierung, da bei der Ölbehandlung erheblich mehr von dem Transformatorenöl gereinigt wird.  
5. Das Verfahren bietet erhebliche Kosteneinsparungen. Anstatt das Isolieröl vollständig zu wechseln oder den gesamten Transformator auszutauschen, bietet diese Methode eine viel wirtschaftlichere Option. Außerdem verlängert sie die Lebensdauer des Transformators, sodass ein Austausch über einen längeren Zeitraum hinausgezögert werden kann. 
6. Die Isolierölregeneration birgt weitaus weniger Umweltrisiken. Der Grund dafür ist, dass nicht dieselben Entsorgungsrisiken bestehen wie bei einem Ölwechsel per LKW. Darüber hinaus trägt die geringere Anzahl von LKW-Fahrten zur Reduzierung der CO₂-Emissionen bei und fossile Ressourcen werden geschont.

Planung der Fallstudie: Entwicklung eines Wartungsplans 

Das ursprüngliche Ziel bestand darin, einen maßgeschneiderten Wartungsplan für die Vor-Ort-Aufbereitung zu entwickeln, der die Transformatoren selbst und nicht nur die Isolieröle berücksichtigt.

Welcher Transformator zuerst, welche Reihenfolge ist sinnvoll? Welche logistischen und zeitlichen Faktoren müssen berücksichtigt werden? Wie lange werden wie viele Mobile Regeneration Units (MRU) aus der EOS^®-Flotte vor Ort sein?

Für den Kunden Tata Steel und den Standort Port Talbot wurde anschließend die optimierte Abfolge erarbeitet und schriftlich festgehalten.  

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Durchführung der Fallstudie: Mobile EOS-Units regenerieren gebrauchtes Transformatorenöl 

Nach Abschluss der Planung wurde mit der schrittweisen Regeneration des Transformatorenöls begonnen. In Port Talbot begann der Prozess mit dem Versorgungstransformator ST9, einem Transformator aus dem Jahr 1959 (10 MVA, 66 kV) mit einem Ölvolumen von 17.000 Litern.

Die EOS-Einsatzfahrzeuge wie beispielsweise die Mobile Regenerationseinheit (MRU), bestehen immer aus zwei Spezialfahrzeugen, die für den Regenerationsprozess unerlässlich sind. Das erste Fahrzeug ist mit Geräten zur Ölaufbereitung (Heizung, Filter, Vakuumkammern) ausgestattet, während das zweite Fahrzeug Säulen mit aktiviertem Bauxit enthält, um Verunreinigungen wie Säuren und Schlamm aus dem Transformatoröl zu adsorbieren. Solche Verunreinigungen werden durch Wärme, Sauerstoff und die Wechselwirkung mit Kupfer und Eisen während des Alterungsprozesses des Transformatorenöls verursacht.

Durch die serielle Behandlung des Isolieröls in beiden Anlagen wird ein neuwertiger Zustand des Transformatorenöls erreicht, was einen höheren Anteil an tief eingedrungenem Öl im Vergleich zu einem konventionellen Ölwechsel ermöglicht. Die Menge der entfernten Säure steht in direktem Verhältnis zu Zeit und Temperatur, wobei Vibrationen während der Regeneration eine unterstützende Wirkung haben. Die Temperaturregelung des Transformatorkerns, optimalerweise bei etwa 70 °C, ist von entscheidender Bedeutung, aber dieser Anstieg kann durch Außentemperaturen und Kühlfaktoren begrenzt werden.    

 
Lesen Sie auch die ganze Fallstudie inklusive Grafiken und Statistiken; erschienen ist der Artikel im Transformer Magazine:

• Tata Steel nutzt die Ölregeneration von Electrical Oil Services (EOS) zur Verlängerung der Transformatorenlebensdauer

Ergebnis der Fallstudie: Transformatoren bleiben über viele Jahre leistungsstark und stabil 

Der Inhibitorgehalt, der jährlich gemessen wird, musste seit dem Service nicht mehr aufgefüllt werden. EOS-Kollegen nahmen den Standort mit seinen Trafos erneut unter die Lupe und testeten das Isolieröl ein weiteres Mal. Auch nach sechs Jahren lag der Farbwert bei 1,0 und der Säurewert stabil bei 0,02 mg KOH/g.

Die von EOS^® am ST9 durchgeführten Arbeiten zeigen klare Vorteile der Transformatorenölregeneration als Teil eines umfassenden Programms zur Verbesserung des „Transformatorenzustands“ und zur Verlängerung der Lebensdauer der Anlage. 

Für Tata Steel bedeutet die Isolierölregeneration der 17 wichtigen Transformatoren konkret

• geringere Kapitalinvestitionen,  
• eine bessere CO₂-Bilanz und  
• einen vernünftigen Umgang mit gut gebauten Transformatoren, die noch viele Jahre in Betrieb sein werden.  

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Fazit: Die Lebensdauer von Transformatoren mit einer Ölregeneration erhöhen  

Die EOS^®-Fallstudie bei Tata Steel veranschaulicht die Vorteile der Transformatoren- Ölregeneration und ihre wesentliche Rolle für die Nachhaltigkeit und Effizienz von Transformatorsystemen. Die Implementierung des EOS^®-Regenerationsprozesses verlängerte die Lebensdauer der Transformatoren, senkte die Betriebskosten und verbesserte die Umweltbilanz. Angesichts der steigenden Anforderungen an Energieeffizienz und Umweltverantwortung sind solche Lösungen für Unternehmen wichtig, um die Herausforderungen der Zukunft zu meistern. Mit diesem Schritt setzt Tata Steel ein starkes Zeichen für Innovationen in der Industrie und nachhaltige Praktiken, die sowohl der Umwelt als auch der Wirtschaft zugutekommen.  

Haben Sie Fragen zur EOS^®-Fallstudie oder zu anderen Themen im Zusammenhang mit Transformatorenölen? Wir freuen uns auf Ihre Nachricht.