Können Sie es sich leisten, darauf zu verzichten? Die tatsächlichen Kosten von Transformator-Ausfällen und die Argumente für eine wasserstoffbasierte Transformatorüberwachung
Wenn Transformatoren ausfallen, können bereits wenige Minuten Stillstand zu Verlusten in Millionenhöhe führen. Die Folgen reichen jedoch weit über die Bilanz hinaus. Je nach Standort und Zweck kann ein Transformatorausfall kritische Infrastrukturen wie Krankenhäuser, Flugsicherungssysteme oder Wasseraufbereitungsanlagen lahmlegen.
Die gute Nachricht ist, dass Anlagenbetreiber und -verantwortliche nicht mehr auf eine jährliche Überprüfung des Transformatorzustands beschränkt sind. Für Energieversorger und Industrieanlagen, die für die Aufrechterhaltung essenzieller Dienste und Abläufe verantwortlich sind, bietet die kontinuierliche Online-Überwachung wichtige und regelmäßige Einblicke in den Zustand der Transformatoren.
Was hat sich geändert? Kontinuierliche Überwachung war schon immer eine gute Idee. Dank neuer Sensortechnologie ist sie jetzt jedoch erschwinglich.
Einer der zuverlässigsten Indikatoren für anormale Transformator-Ereignisse ist das Vorhandensein von gelöstem Wasserstoff (H₂) in der flüssigen Isolierung. Die moderne Technologie bietet eine einfache, kostengünstige Methode zur zuverlässigen und genauen kontinuierlichen Datenerfassung dieses wichtigen Gases. Diese Daten helfen Anlagenmanagern oder Versorgungsunternehmen, fundierte Entscheidungen über diese kritischen Anlagen zu treffen und frühzeitig über den bevorstehenden Transformatorausfall zu informieren.
Seit wann ist Wasserstoff allein ein Schlüsselindikator?
Die Online -Überwachung von Transformatoren mittels Wasserstoff ist nicht neu – sie wird seit Jahrzehnten weiterentwickelt. Die ersten „Gas-in-Öl“-Sensoren, die in den 1970er-Jahren eingeführt wurden, boten Netzbetreibern eine revolutionäre Möglichkeit, interne Fehler frühzeitig zu erkennen.<sup>1</sup> „Seit den 1990er-Jahren wurden Online-Überwachungssysteme für Transformatoren so weit entwickelt, dass der Zustand aller wichtigen Transformatorbauteile beurteilt werden kann. […] Diese Techniken können zwar Transformatorausfälle nicht verhindern , aber sie können kostspielige Folgen im Zusammenhang mit Transformatorausfällen vermeiden, indem sie dem Anwender ermöglichen, während der Betriebsdauer Korrekturmaßnahmen zu ergreifen.“<sup>5</sup> Im Jahr 2005 ermöglichte die Einführung von Online-DGA-Monitoren ( Dissolved Gas Analysis ) mit Membranextraktionsverfahren die zuverlässige Messung von Wasserstoff im ppm-Bereich und leitete damit eine neue Ära der Transformatordiagnostik ein.
Aufbauend auf diesen Fortschritten liefern Festkörper-Wasserstoffsensoren heute kontinuierliche Messwerte. Seit den Anfängen hat sich die Technologie zur präzisen Detektion dieses wichtigen Kohlenwasserstoffgases mit minimaler Querempfindlichkeit gegenüber anderen Gasen weiterentwickelt: Festkörper-Wasserstoffsensoren liefern nun kontinuierliche Daten nicht nur zum Wasserstoffgehalt, sondern auch zur Öltemperatur, zum Feuchtigkeitsgehalt (in relativer Sättigung in % und ppm) und zum Druck. Diese Sensoren sind klein, kostengünstig und wartungsfrei und benötigen keine Kalibrierung. Dank dieser Eigenschaften eignen sie sich ideal für kritische und weniger risikobehaftete Transformatoren im gesamten Stromnetz.
Hohe Einsätze erfordern technologische Verbesserungen
Diese technologische Entwicklung kommt zu einem kritischen Zeitpunkt. Das heutige Stromnetz steht zunehmend unter Druck, und es steht viel auf dem Spiel. Die aktuellen Herausforderungen, vor denen die Branche steht, führen unter anderem zu folgendem Druck:
- Nachfrage: Mit steigendem Stromverbrauch und alternder Infrastruktur steigt das Risiko von Transformatorausfällen. Auch die Nachfrage nach Ersatzgeräten ist so hoch wie nie zuvor: Die Lieferzeiten betragen bis zu 120 Monate, was zu längeren Lieferzeiten führt.
- Daten: Der Wandel hin zu digitalen Umspannwerken und intelligenten Stromnetzen erfordert mehr kontinuierliche Daten zur Unterstützung der vorausschauenden Wartung. Mit dem Wandel der Belegschaft und dem Ausscheiden erfahrener „alter Hasen“ aus dem Unternehmen schwindet auch ihr Wissen. Neue Mitarbeiter in der Branche stehen vor der Herausforderung, die Verwaltung einer einzigen Transformatoranlage in ihrem Verantwortungsbereich zu übernehmen.
- Entscheidungsfindung: Schnelle, fundierte Entscheidungen sind nur möglich, wenn diese auf zuverlässigen Daten basieren. Daten zu haben ist eine Sache, sie in Informationen umzuwandeln, braucht jedoch Zeit. Um zu verstehen, was diese Daten aussagen, sind Fähigkeiten erforderlich, die im Laufe der Zeit aufgebaut und gepflegt werden müssen. Transformatormanagern fehlt oft die Zeit, fundierte Entscheidungen zu treffen. Sie müssen sich auf die verfügbaren Informationen verlassen, was den Untersuchungs- oder Lösungsprozess oft verzögert oder, schlimmer noch, dazu zwingt, die Situation völlig zu ignorieren.
Die Online-Überwachung des Wasserstoffgehalts in Transformatoren spielt eine Schlüsselrolle bei der Bewältigung dieser Herausforderungen. Sie ist der früheste Indikator für anormale Transformatorzustände, einschließlich Teilentladungen, Lichtbögen und thermischer Schädigung des flüssigen Isoliersystems. Der Einsatz von Sensoren zur Überwachung des Wasserstoffgehalts ermöglicht es den Betreibern, frühzeitig Einblick in den Zustand des Transformators zu erhalten und Anomalien zu erkennen, bevor es zu einer Katastrophe kommt.
Der Dominoeffekt der Vernachlässigung der Transformatorüberwachung
Wenn ein Transformator ausfällt, übersteigen die Kosten den Preis eines neuen Geräts bei weitem. Insbesondere in Industrie- und Fertigungsumgebungen können Ausfallzeiten einen Dominoeffekt haben:
- Produktions- und Umsatzverluste
- Beschädigte Geräte und Materialien
- Verzögerungen in der Lieferkette
- Sicherheits- und Umweltrisiken
- Auswirkungen auf das Kundenerlebnis und den Ruf
Laut einer Studie von ITIC und Emerson können Ausfallzeiten große Unternehmen mehr als 5 Millionen US-Dollar pro Stunde kosten.2 Für Hersteller mit Dauerbetrieb kann selbst ein kurzer ungeplanter Ausfall zu massiven Umsatzeinbußen führen. Die folgende Grafik aus dem ITIC 2024 Hourly Cost of Downtime Report zeigt die von den Befragten geschätzten Kosten einer Stunde Ausfallzeit.
Beispiel: Ausfallzeit Mathe3 – Das Argument für die Transformatorüberwachung
Nehmen wir an, eine Anlage ist 350 Tage im Jahr rund um die Uhr in Betrieb (wobei 15 Tage geplante Ausfälle berücksichtigt sind). Das bedeutet:
- 8,400 Stunden jährliche Produktionszeit (24 Std. x 350 Tage)
- Ein Transformator fällt unerwartet aus. Die Beschaffung und Inbetriebnahme eines Ersatztransformators dauert 7 Tage (168 Stunden).
Das entspricht einem Verlust von 168/8,400 = 2 % der jährlichen Produktionskapazität – und zwar dauerhaft.
Wenn die Anlage einen Jahresumsatz von 100 Millionen US-Dollar generiert, führt diese Ausfallzeit von 2 % zu einem Verlust von 2 Millionen US-Dollar, und zwar aufgrund eines einzigen Transformatorausfalls.
Moderne Wasserstoffsensoren sind nicht mehr unerschwinglich. Für einen Bruchteil des Preises herkömmlicher Eingas-DGA-Systeme und moderner Mehrgassysteme bieten moderne Festkörpersensoren, wie die von H2scan, eine kontinuierliche, zuverlässige Überwachung. Diese hilft bei der Erkennung beginnender Fehler und verbessert Ihre DGA-Strategie, um Ausfälle mit Kosten in Millionenhöhe zu vermeiden.
Mit einer geringen Kapitalinvestition können Versorgungsunternehmen und Industriebetreiber:
- Erkennen Sie beginnende Anomalien, bevor sie eskalieren
- Verlängern Sie die Lebensdauer des Transformators
- Reduzieren Sie die Wartungskosten
- Minimieren Sie ungeplante Ausfälle
„Kontinuierliche Online-Überwachung […] meldet jede signifikante Verschlechterung des Zustands sofort durch einen Alarm oder eine Meldung, um das Personal zu warnen und entsprechende Maßnahmen zu ergreifen.“4 Online-Wasserstoffüberwachung ist kein „nice-to-have“ mehr. Sie ist eine kostensparende Notwendigkeit. Mit den heutigen kostengünstigen, wartungsfreien Sensoren müssen Sie nicht mehr entscheiden, welcher Transformator mit einem einzelnen DGA-Monitor ausgestattet werden soll. Jetzt können Sie den Zustand Ihres gesamten Transformatorbestands bewerten, katastrophale Ausfälle vermeiden und intelligentere, datenbasierte Wartungsentscheidungen treffen. „Kontinuierliche Online-Überwachung kann die Grundlage für CBM bilden und das Risiko unerwarteter katastrophaler Ausfälle effektiv reduzieren.“4
Letztendlich lautet die eigentliche Frage nicht, ob Sie es sich leisten können, sondern ob Sie es sich leisten können, es nicht zu tun?
Kostengünstige Wasserstoffsensoren ermöglichen flottenweite Transformatorüberwachung
Für Versorgungsunternehmen und Industriebetriebe, die mit vielfältigen Herausforderungen bei der Transformatorüberwachung konfrontiert sind, bietet H2scan praxiserprobte Lösungen, die für spezifische Betriebsumgebungen entwickelt wurden:
GRIDSCAN® 5010: Kontinuierliche Überwachung ohne Unterbrechungen
Im Gegensatz zu herkömmlichen Sensoren kalibriert sich der GRIDSCAN® 5010 von H2scan permanent selbst und gewährleistet so die unterbrechungsfreie Überwachung von Transformatoren mit hohen Überwachungsanforderungen. Dadurch wird sichergestellt, dass in industriellen Anlagen selbst unter anspruchsvollsten Einsatzbedingungen keine kritischen Frühwarnzeichen für den Verschleiß von Transformatoren übersehen werden.
HY-VAULT™-System: Optimierung der Untergrundüberwachung
Im Gegensatz zu anderen Produkten, die eine teure, individuelle Integration erfordern, bietet das HY-VAULT™-System eine innovative Lösung für ein uraltes Problem: die sichere und kostengünstige Überwachung des Transformatorzustands in unterirdischen, typischerweise gefährlichen, extrem beengten Räumen. HY-VAULT ermöglicht Versorgungsunternehmen erstmals die kostengünstige Fernüberwachung von gelöstem Wasserstoffgas und ermöglicht so den problemlosen Einsatz flächendeckender Transformatoranlagen.
Sie möchten Ihre Betriebskosten vor teuren Transformatorausfällen schützen? Kontaktieren Sie H2scan noch heute und erfahren Sie, welche wasserstoffbasierte Transformatorüberwachungslösung die passende, maßgeschneiderte Lösung für Ihren Betrieb bietet. Unsere praxiserprobte Technologie sorgt für einen hervorragenden ROI, indem sie teure Ausfallzeiten verhindert und gleichzeitig die kontinuierlichen Daten liefert, die Teams und Manager für fundierte Entscheidungen benötigen. Besuchen Sie h2scan.com oder rufen Sie uns unter +1 661-485-3591 an, um zu besprechen, wie unsere praxiserprobte Wasserstoffsensortechnologie Ihre Betriebsabläufe unterstützen kann.
Referenzen: (Die Referenzliste bleibt in der wissenschaftlichen Zitierweise erhalten)
- https://www.mte.ch/data/files/New%20technologies%20expand%20the%20performance%20range%20of%20Online-DGA-Systems.pdf
- https://itic-corp.com/itic-reports-surveys/2023-itic-reports-surveys-copy/
- https://elscotransformers.com/blog/the-cost-of-transformer-failure-in-manufacturing/
- CIGRE, Leitfaden zur Transformatorwartung (445), 2011.
- CIGRE, Transformer Reliability Survey (642), Dezember 2015
Erste Fehleridentifizierungstabelle . Quelle: Bustamante, Geräte zur Online-Überwachung von Transformatorenöl mit gelösten Gasen: Ein Überblick, 2019.
Über die Autorin: Traci Hopkins
