Planung des Austauschs von Hochspannungsdurchführungen bei Wartungsstillständen

Warum der Austausch von LV-Buchsen eine strategische Planung erfordert und keine spontane Reaktion

Eine Niederspannungsdurchführung leitet Strom durch die Wand des Transformatorbehälters und gewährleistet dabei die dielektrische Trennung von der geerdeten Behälteroberfläche. Sie stützt sich auf eine Kompressionsdichtung zwischen Gehäuse und Behälterflansch, um das Isolieröl im Inneren zu halten und Feuchtigkeit fernzuhalten; die Kompressionsverformung der Dichtung durch wiederholte Temperaturwechsel ist eine häufige Ursache für die Alterung von Durchführungen. Detaillierte Informationen zu Auswahlkriterien und konstruktiven Unterschieden finden Sie auf der Website von ZeeyiElec unter Transformatorenzubehör Produktseite.

Bei unseren Einsätzen in über 200 Transformatoranlagen kündigt sich die Verschlechterung von Niederspannungsdurchführungen selten frühzeitig an. Ölaustritt, Haarrisse im Gehäuse oder ein steigender tan δ-Wert (dielektrischer Verlustfaktor) sind in der Regel die ersten sichtbaren Anzeichen, und wenn diese auftreten, hat die Durchführung ihren optimalen Austauschzeitpunkt bereits überschritten. Den Austausch als reaktive, durch einen Ausfall ausgelöste Maßnahme zu betrachten, bedeutet ungeplante Ausfälle, unter Zeitdruck beschaffte Ersatzteile und unvorhersehbare Stillstandszeiten.

Ein planmäßiger Austausch im Rahmen einer routinemäßigen Wartungsabschaltung verhindert dies. So können die Beschaffungsfristen – oft 4 bis 8 Wochen für Niederspannungsdurchführungen mit der richtigen Nennleistung – parallel zum Normalbetrieb ablaufen, und die Dauer der Abschaltung bleibt vorhersehbar. IEC 60137:2017 (Abschnitt 7–9, der Routineprüfungen, die dielektrische Festigkeit, den tan δ-Wert und Anforderungen an Teilentladungen behandelt) regelt die Prüfanforderungen, die Durchführungen in diesem Spannungsbereich erfüllen müssen, und die Überprüfung dieser Anforderungen bei der Spezifizierung von Ersatzteilen – anstatt von einer “gleichwertigen” Ersatzlösung auszugehen – dazu, Fälle zu erkennen, in denen die Nennleistung der ursprünglichen Durchführung nicht mehr der aktuellen Belastung entspricht. Der Rest dieses Artikels befasst sich mit der Bewertung, der Ersatzteilplanung, der Reihenfolge der Maßnahmen und den Abnahmeprüfungen.

Bewertung vor der Abschaltung: Entscheidung, welche Buchsen ausgetauscht werden sollen

Nicht jede LV-Buchse, bei der eine Außerbetriebnahme geplant ist, muss ausgetauscht werden. Eine strukturierte Vorabprüfung verhindert sowohl einen unnötigen Austausch als auch unnötige Ersatzteilkosten.

Zustandsindikatoren, die vorab zu überprüfen sind

• Sehvermögen: Haarrisse oder Netzrisse an den Gehäusen, Ölflecken an der Flanschdichtungsfuge
• Anzeigen auf der Ölseite (ölgefüllte Geräte): Ölstand im Vergleich zu den Markierungen am Schauglas, Verfärbungen, die auf eine Überhitzung hindeuten
• Elektrische Prüfungen: Entwicklung des tan δ — ein Wert, der um mehr als etwa 0,3–0,5 Prozentpunkte über den Ausgangswert steigt, deutet in der Regel auf innere Feuchtigkeit oder eine alternde Isolierung hin, wobei der genaue Schwellenwert vom Durchführungsrohrtyp abhängt
• Drehmoment/Dichtungsintegrität: Wenn dieselben Flanschschrauben bereits nachgezogen werden mussten, ist dies ein Hinweis darauf, dass die Dichtung nicht mehr dicht hält.

Faktoren wie Alter und Belastungsgeschichte

LV-Durchführungen, die nahe ihrem Nennstrom betrieben werden, altern schneller, da Temperaturwechsel die Druckverformungsrest der Dichtung beschleunigen. Bei zahlreichen Projekten zum Austausch von Durchführungen sind Einheiten, die älter als 15–20 Jahre sind und unter dauerhaft hoher Auslastung betrieben werden, überproportional häufig an ungeplanten Ausfällen beteiligt, selbst wenn ihr optischer Zustand akzeptabel erschien.

[Experteneinblick: Einsatz des Auswahlleitfadens während der Beurteilung]

• Vergleichen Sie die Nennspannung und den Nennstrom der eingebauten Buchse mit den Angaben des Transformators. aktuell Typenschild, nicht das Original
• Eine hier festgestellte Nennleistungsabweichung ist an sich schon ein Grund für den Austausch, unabhängig vom technischen Zustand.
• Die Vollständige Auswahlkarte für Transformatorenzubehör ist für diese Gegenprüfung nützlich
• Informationen zu den Unterschieden im Arbeitszyklus zwischen LV und MV bei demselben Gerät finden Sie unter Leitfaden zur Auswahl von LV- und MV-Buchsen

Halten Sie vor der geplanten Abschaltung den Status jeder Buchse fest (austauschen / überwachen / austauschen, sofern es die Zeit erlaubt) – diese Liste dient als Grundlage für die Beschaffung von Ersatzteilen.

Ersatzteile und Planung der Beschaffungsdurchlaufzeiten

Sobald im Rahmen der Bewertung eine Austauschliste erstellt wurde, wird die Beschaffung zum kritischen Pfad. Die Lieferzeiten für Niederspannungs-Durchführungen betragen bei Standard-Nennwerten in der Regel 4 bis 8 Wochen und sind bei ungewöhnlichen Nennströmen oder Gehäusematerialien länger, sodass die Bestellung nicht warten kann, bis der Termin für die Stilllegung feststeht.

Was Sie vor der Bestellung überprüfen sollten

1. Nennspannung und Nennstrom — anhand der aktuellen Typenschildangaben des Transformators überprüft
2. Einbaumaße — Anordnung und Abstand der Flanschschrauben, da Geräte anderer Hersteller nicht immer direkt austauschbar sind
3. Gehäusematerial — Porzellan versus Polymer, abgestimmt auf die Verschmutzungssituation vor Ort und die Einwirkbedingungen
4. Dichtungs- und Befestigungssatz — Bestellen Sie bei jedem Austausch einer Buchse neue Dichtungen, Flanschschrauben und Dichtmittel; die Wiederverwendung einer zusammengedrückten Dichtung macht den Zweck zunichte.

Bei der Inbetriebnahme von 24-kV-Verteilungsnetzen und deren Niederspannungsanschlüssen vor Ort kam es wiederholt zu Verzögerungen im Zeitplan, da fälschlicherweise davon ausgegangen wurde, dass ein Dichtungssatz im Lieferumfang der Durchführung enthalten sei, was jedoch nicht der Fall war. Ein kleiner Sicherheitsbestand (1–2 Ersatzeinheiten zusätzlich zur bestätigten Liste) ist eine sinnvolle Vorsichtsmaßnahme für den Fall, dass eine Einheit die Eingangskontrolle nicht besteht. Die Transformatorenzubehör RFQ-Checkliste listet die Mindestangaben auf, die ein Lieferant benötigt, um ein genaues Angebot zu erstellen.

Ablauf der Abschaltung: Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Austausch

Sobald die Ersatzteile vor Ort sind und überprüft wurden, erfolgen die Arbeiten in einer festgelegten Reihenfolge. Das Überspringen des Schritts zur Überprüfung der Spannungsfreiheit ist die häufigste Ursache für Beinaheunfälle bei Arbeiten an Durchführungen.

Trennung und Stromabschaltung

1. Überprüfen Sie die Isolierung gemäß dem Lockout-Tagout-Verfahren, einschließlich etwaiger Niederspannungs-Rückspeisewege von nachgeschalteten Erzeugungsanlagen oder miteinander verbundenen Sammelschienen.
2. Überprüfen Sie die Nullspannung mit einem Nennspannungsprüfer direkt an der Durchführungsbuchse und nicht nur am vorgeschalteten Leistungsschalter.
3. Öl ablassen oder den Ölstand unterhalb des Befestigungspunkts senken, falls dies aufgrund der Konstruktion erforderlich ist

Ausbau und Einbau

4. Trennen Sie die externen Niederspannungskabel und stützen Sie diese ab, bevor Sie die Flanschbefestigungen lösen, um eine Belastung der Kabelschuhe zu vermeiden.
5. Die Flanschschrauben kreuzweise lösen, um ein ungleichmäßiges Lösen der Dichtung zu vermeiden
6. Die neue Dichtung trocken einbauen (kein Dichtmittel verwenden, sofern nicht anders angegeben) und die Flanschschrauben kreuzweise anziehen, in der Regel mit einem Drehmoment von 15–35 N·m, je nach Buchsengröße – ein zu hohes Anzugsmoment ist eine häufige Ursache für Risse im Gehäuse von Polymerbaugruppen.
7. Die LV-Verkabelung wieder anschließen, den Ölstand wiederherstellen und nach dem Absetzen des Öls prüfen, ob Dichtungen undicht sind

[Expertenmeinung: Drehmomentprotokollierung]

• Protokollieren Sie den tatsächlichen Drehmomentwert pro Schraube, nicht nur “gemäß Spezifikation angezogen”.”
• Diese Aufzeichnung ist hilfreich, falls bei der Inspektion nach dem Abschalten ein Problem mit einer Dichtung festgestellt wird.
• Die Reihenfolge beim Kreuzschrauben ist genauso wichtig wie der endgültige Drehmomentwert

Häufige Risiken vor Ort beim Austausch und wie man sie mindert

Risiken im Zusammenhang mit Dichtungen und dem Umgang mit Öl

• Wiederverwendete oder beschädigte Dichtung: Selbst eine auf den ersten Blick intakt erscheinende Dichtung kann ihre Druckverformungsrestfestigkeit verloren haben; verwenden Sie immer neue Dichtungen.
• Verschmutzte Dichtfläche: Ölrückstände oder Verunreinigungen auf der Flanschfläche verhindern ein gleichmäßiges Zusammendrücken der Dichtung
• Feuchtigkeitseintritt während der Entwässerung: Ein offener Tank, der über einen längeren Zeitraum feuchter Luft ausgesetzt ist, lässt Feuchtigkeit in das verbleibende Öl und die freiliegende Isolierung eindringen, insbesondere unter tropischen oder küstennahen Bedingungen

Mechanische Gefährdung benachbarter Buchsen

Buchsen, die dicht beieinander an derselben Tankwand montiert sind, können durch die beim Ausbau einer benachbarten Einheit wirkende Hebelkraft belastet werden. [NORME PRÜFEN: Drehmoment- und Spielangaben des Herstellers] sollten bei engem Platzangebot überprüft werden, da allgemeine Drehmomentwerte den verringerten Arbeitsabstand nicht berücksichtigen. Insbesondere bei eng beieinander liegenden Niederspannungsanschlüssen lassen sich Risse in benachbarten Buchsengehäusen meist auf das Abrutschen eines Schraubenschlüssels beim Ausbau der benachbarten Einheit zurückführen; daher lohnt es sich, die benachbarte Klemme vor dem Anziehen des Drehmoments abzustützen – auch wenn dies eine Minute länger dauert.

Prüfungen nach dem Austausch und Abnahmekriterien

Vergewissern Sie sich vor der Wiederinbetriebnahme, dass die neue Buchse die Abnahmekriterien erfüllt, anstatt davon auszugehen, dass ein neues Bauteil automatisch den Anforderungen entspricht – ein beschädigter Dichtungssitz oder ein Fertigungsfehler können dennoch übersehen werden.

Mindestprüfungen bei der Annahme

Nach Angaben von IEC 60137, isolierte Durchführungen für Wechselspannungen über 1000 V müssen festgelegte Anforderungen hinsichtlich der dielektrischen Eigenschaften und der Routineprüfungen erfüllen; durch die Bezugnahme auf diese Norm bei der Festlegung von Abnahmekriterien für Niederspannungsdurchführungen wird sichergestellt, dass der Prüfplan mit der anerkannten Praxis im Einklang steht, auch wenn Niederspannungsgeräte am unteren Ende des Anwendungsbereichs dieser Norm liegen.

Zusammenarbeit mit einem Buchsenlieferanten, der die Zeitpläne für die Stilllegung einhält

Die Planung von Stillständen ist nur so zuverlässig wie der dahinter stehende Lieferant. Eine Durchführung, die zwar auf dem Papier den Spezifikationen entspricht, aber zwei Wochen zu spät eintrifft, macht aus einem geplanten Austausch wieder einen reaktiven. Fragen Sie bei der Bewertung eines Lieferanten für Transformatorenzubehör im Hinblick auf Aufträge im Zusammenhang mit Stillständen nach den Standardlieferzeiten je nach Nennleistung, ob Dichtungs- und Befestigungssätze standardmäßig mit der Durchführung geliefert werden und ob die Einbaumaße klar genug dokumentiert sind, um die Passgenauigkeit vor Beginn des Stillstandszeitraums zu bestätigen.

ZeeyiElec liefert neben anderen Produkten auch Nieder- und Mittelspannungsdurchführungen Kabelzubehör für Teams, die sowohl die Wartungsarbeiten an der Transformator- als auch an der Kabelseite innerhalb desselben Abschaltzeitraums koordinieren. Die Überprüfung der Nennspannung, des Nennstroms, der Einbaumaße und des Inhalts des Montagesatzes vor der Bestellung – sowie die Einplanung eines kleinen Ersatzteilpuffers – ist in der Regel ausschlaggebend dafür, ob eine Abschaltung termingerecht abgeschlossen wird oder nicht.

Häufig gestellte Fragen

Wie weit im Voraus sollte der Austausch von Hochspannungsbuchsen vor einer Betriebsunterbrechung geplant werden?

Angesichts der üblichen Beschaffungsfristen von 4 bis 8 Wochen für Standardausführungen sollte mit der Bestellung mindestens 8 bis 10 Wochen vor dem Stilllegungstermin begonnen werden, wobei für weniger gängige Ausführungen oder Gehäusematerialien eine zusätzliche Sicherheitsmarge einkalkuliert werden sollte.

Welche Zustandsindikatoren sprechen für den Austausch einer Niederspannungsdurchführung im Gegensatz zu einer fortgesetzten Überwachung?

Sichtbare Risse, Ölaustritt am Flansch oder ein Anstieg des tan δ-Werts um mehr als etwa 0,3–0,5 Prozentpunkte gegenüber dem Ausgangswert rechtfertigen in der Regel einen Austausch, während Geräte, deren Werte innerhalb der normalen Bandbreite liegen, in der Regel weiterhin überwacht werden können.

Wie lange dauert der Austausch einer typischen LV-Durchführung pro Einheit während einer Stilllegung?

Die jeweilige Austauschdauer hängt von der Zugänglichkeit und den Anforderungen an den Umgang mit Öl ab; in der Regel sehen die Teams jedoch pro Einheit ein festgelegtes Zeitfenster für die Abschaltung, den Ausbau, den Einbau und die Überprüfung des Anzugsmoments vor, zuzüglich einer Reserve für eventuelle Probleme mit dem Abstand zu benachbarten Durchführungen.

Welche Ersatzteile sollten vor Beginn der Arbeiten zum Austausch der Buchsen vorrätig sein?

Mindestens neue Dichtungen, Flanschschrauben und vom Hersteller vorgeschriebenes Dichtmittel pro Buchse sowie 1–2 Reserveeinheiten zusätzlich zur bestätigten Austauschliste, um Mängel bei der Wareneingangskontrolle abzudecken.

Mit welchen Prüfungen lässt sich sicherstellen, dass eine neu installierte Niederspannungs-Durchführung für die Wiederinbetriebnahme bereit ist?

Messungen des Isolationswiderstands und des tan δ im Vergleich zu den Herstellerangaben sowie eine Überprüfung des Anzugsmoments der Flanschschrauben und des Ölstands sind die Mindestprüfungen, die vor dem Wiedereinschalten durchgeführt werden müssen.

Können LV-Durchführungen verschiedener Hersteller im selben Transformator gemischt werden?

Elektrisch ist dies oft möglich, wenn die Nennspannungen und Nennströme übereinstimmen; allerdings sollten zunächst die Einbaumaße und die Kompatibilität der Befestigungselemente überprüft werden, da die Flanschabstände nicht einheitlich standardisiert sind.