Koopmann Energie- und Elektrotechnik

Zum sechsten Mal in Folge präsentierte sich die Koopmann-Gruppe in diesem Jahr auf der HANNOVER MESSE vom 25. bis 29. April.

An fünf Ausstellungstagen zog der moderne Messestand mit interessanten Exponaten unter anderem zum Thema Retrofit Besucher aus der ganzen Welt an, die sich bei den Spezialisten für Energie- und Elektrotechnik über diese wirtschaftlich perfekte Alternative zur Anschaffung einer Neuanlage informierten. Im Mittelpunkt stand diesmal eine AEG ME-Schaltzelle mit ME1250 und ME2500 Retrofit-Schaltern sowie einem originalen AEG ME1250-Schalter, die die Blicke zahlreicher Besucher auf sich zog. Diese Spezialanfertigung wurde eigens von Koopmann entwickelt, um die Möglichkeiten der Aufwertung vorhandener Komponenten zu zeigen. Dies führt zu einer Verbesserung der technischen, sicherheitstechnischen und wirtschaftlichen Eigenschaften.

Die Kabelmesstechnik, als eine weitere Kernkompetenz stand in diesem Jahr ebenfalls als zentrales Thema des Dienstleisters im Fokus. Zur Prüfung und Diagnose von Kabelfehlern steht nicht nur das modernste Equipment bereit, die Mitarbeiter der Koopmann-Gruppe sind darüber hinaus auch bestens geschult und setzen die Systeme weltweit erfolgreich ein.

Zu diesen und vielen weiteren Themen rund um die Energie- und Elektrotechnik wurden auf der Messe interessante Gespräche geführt und vielversprechende Kontakte geknüpft.

Zum vierten Projektleitertreffen kamen am vergangenen Wochenende die Geschäftsführer, Projektleiter und einige Vertreter der Kaufmannschaft der Koopmann Gruppe im Hotel zur Post in Garrel zusammen.

Auf der Tagesordnung standen unter anderem der Rückblick auf ein erfolgreiches 2015, die zukünftige Ausrichtung der Koopmann Gruppe mit neuen und vertieften Geschäftsfeldern, das Thema Arbeitssicherheit sowie kaufmännische Inhalte. Neue Kolleginnen und Kollegen wurden herzlich willkommen geheißen. 
Zum Thema Teilentladungsmessungen an Schaltanlagen gab es einen interessanten Vortrag.

Die expandierende Koopmann Gruppe ist aktiv auf der Suche nach weiteren Fachkräften. Wenn Sie als Elektromeister/-techniker oder -ingenieur fundierte Erfahrungen in der Kabeldiagnose ...

Ende Oktober machten sich zwei Spezialisten der Koopmann Gruppe auf den Weg nach Südafrika, um dort innerhalb von zwei Wochen in zwei Windparks zahlreiche Kabelfehler zu orten. Die beiden Parks wurden kürzlich fertiggestellt, konnten aufgrund der defekten Kabel aber nicht fehlerfrei betrieben werden.

Bereits drei weitere Spezialfirmen hatten bisher erfolglos versucht, die Fehler zu lokalisieren, weil das nötige Equipment und die Erfahrung fehlten. Jetzt wurden die Spezialisten aus Cloppenburg geholt.

Aufgrund eines Stromausfalls auf dem kompletten Flughafen konnten die Messtechniker aber erst mit einem Tag Verzug aktiv werden, da das technische Equipment im Zoll feststeckte. Im Gepäck befanden sich ein Mantelprüfgenerator, zwei Erdschlusssonden sowie ein Easyflex Reflektometer zur Längenbestimmung der Kabel.

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Der im September 2015 in Betrieb genommene Onshore Windpark „Chaba“ in Eastern Cape mit sieben Windkraftanlagen und einer Leistung von 21 Megawatt zur Versorgung von 14.000 Haushalten war der erste Einsatzort von Viktor Naumow und Daniel Lampe. 40 Kabelfehler wurden mithilfe des speziellen Equipments zielgenau lokalisiert. Ein Montageteam begleitete die Messtechniker und reparierte die gefundenen Defekte sofort an Ort und Stelle. Dabei erhielten sie praktische Tipps der deutschen Kollegen.

Acht Windturbinen mit einer Leistung von 24,6 Megawatt warteten anschließend im Windpark „Waainek“ bei Grahamstown auf die Messtechniker. Auf der Zuleitung zwischen Umspannwerk und Kopfstation verhinderten insgesamt 12 gefundene Fehler den reibungslosen Betrieb. Auch diese wurden vor Ort behoben.

Während ihres Aufenthaltes in Südafrika sammelten Viktor Naumow und Daniel Lampe neben praktischen Erfahrungen auch zahlreiche Eindrücke von Land und Leuten und waren von der Freundlichkeit und Hilfsbereitschaft beeindruckt. Das Land präsentierte sich unerwartet grün und die Straßen waren sehr gut ausgebaut.

Nach ihrer Rückkehr konnte das eingespielte Team kurz verschnaufen, bevor es in den nächsten Auslandseinsatz geht.

Dazu in Kürze mehr ...

Bildergalerie

In der aktuellen Ausgabe der Fachzeitschrift Netzpraxis schreibt B. SC. RWTH Alexander Lüpschen, Asset Conulting Engineer in der Koopmann Gruppe

Inbetriebnahmeprüfung ergänzt und Teilentladungsdiagnose sichert den störungsfreien Betrieb ab

Aktuelle Herausforderungen für Netzbetreiber

Qualitätssicherung kann über die Erstinbetriebnahme hinausgehen. Durch Teilentladungsmessungen können frühzeitig Schwachstellen ermittelt werden, die unter ungünstigen Umständen nach mehreren Betriebsjahren zu Ausfällen führen. Hierdurch lassen sich Betriebsausfälle und kostenintensive Instandsetzungen im Vorfeld vermeiden.

Eine Qualitätssicherung nach der Erstinbetriebnahme soll einen sicheren Betrieb gewährleisten und Fehler in der Montage oder im Material rechtzeitig erkennen. Durch nicht erkannte Fehler können erhebliche Schäden während des Betriebs auftreten, die zu erheblichen Kosten bezüglich Nachbesserung, Reparatur und Ausfallkosten führen. Dabei können Fehler sowohl in Kabeln, Muffen, Garnituren, Endverschlüssen oder der Schaltanlage auftreten. Vor allem bei nicht redundant aufgebauten Kabelsystemen, wie sie bei Windparks, in Stahlwerken und der Industrie zu finden sind, ist eine zuverlässige Qualitätssicherung unabdingbar, um Stillstandzeiten zu verhindern.

Inbetriebnahmeprüfungen

Im Rahmen der Inbetriebnahme stehen verschiedene Prüfungen zur Verfügung: Durch die very-low-frequency(VLF)-Kabelprüfung wird der Prüfling mit einer Wechselspannung von 0,1 Hz beaufschlagt. Dabei liegt der Spannungsbereich zwischen 1,5 und 3 U0 mit einer Prüfzeit von 30 bis 60 Minuten. Mittels der VLF-Prüfung wird die Spannungsfestigkeit des Kabels sowie der Zubehörteile kontrolliert.

Als weiteres Vorgehen ist die Mantelfehlerprüfung zu nennen. Für einen störungsfreien Betrieb ist ein unbeschädigter Mantel nötig. Sind Schadstellen im Mantel vorhanden, können sich nach mehreren Monaten oder Jahren nach Inbetriebnahme sog. Watertrees und Korrosionsschäden durch eindringende Feuchtigkeit in die Ummantelung des Kabels ausbilden. Während des Transports und der Montage kann der Mantel minimal beschädigt werden. Diese Schadstellen halten der Spannungsfestigkeitsprüfung stand und können lange unbemerkt bleiben, bis eine Störung entsteht. Bei der Mantelfehlerprüfung wird daher zwischen Schirm des Kabels und Erde eine Isolations- bzw. Spannungsfestigkeitsprüfung durchgeführt. Hierdurch kann nach der Verlegung die Unversehrtheit des Mantels im Rahmen der Inbetriebnahmeprüfungen sichergestellt werden.

Zuletzt sei an dieser Stelle die impulsreflexionsbasierte Messung (TDR) erwähnt. Die TDR-Messung eignet sich zur breitbandigen Untersuchung von Kabeln sowie Kabelüberg.ngen. Durch die Zeitbereichsreflektrometrie können Kabellängen gemessen werden, um die vorgegebenen Längen nach Verlegeplan zu kontrollieren. Darüber hinaus kann die Dämpfung des Kabelsystems ermittelt werden. Hierdurch lassen sich erste Rückschlüsse über den Zustand der verlegten Muffen ziehen. Basis dieser Messmethode ist Teilreflexion eines Eingangssignals an jeder Stelle einer Änderung des Wellenwiderstandes, wie sie durch Muffen hervorgerufen wird.

Teilentladungsdiagnostik als Ergänzung von Inbetriebnahmeprüfungen

Durch kleinste Schwachstellen bei der Montage oder im Material können sich Teilendladungen (TE) über Monate und Jahre zu leitfähigen Kanälen ausprägen, die ohne Vorwarnung zu einem Durchschlag und somit einen Ausfall der Komponente hervorrufen. Um solche Fehler zu detektieren, bedarf es hochentwickelter Diagnosesystemen. Vor allem Muffen, Endverschlüsse und Sammelschienen mit Feststoffisolationen sind risikoreiche TE-Fehlerquellen. Spannungsfestigkeitsprüfungen erkennen nur schwerwiegende Fehler in der Montage oder des Materials. Zur Feststellung von Teilentladungen innerhalb von Kabeln findet bei Koopmann seit Jahren das OWTS-Prüfsystem (Oscillating Wave Test System) auf Basis der gedämpften Wechselspannung (DAC) als 60-kV-Gerät im Kabelmesswagen sowie einer als modular aufgebauten 250-kV-Prüfanlage erfolgreich Anwendung. Dieses Messsystem ermöglicht eine zerstörungsfreie Prüfung. Die Frequenz für das Kabelsystem durch die OWTS-Prüfung liegt nahe der Betriebsfrequenz von 50 Hz und ermöglicht somit eine Prüfung nahe der Betriebsbedingungen.

Für die Ermittlung von Teilentladungen an feststoffisolierten Sammelschienen ist ein 100-kV-Teilentladungsmesssystem im Einsatz. Mit Hilfe dieser Prüfung lassen sich die Montagearbeiten an der Sammelschiene nach Neuinstallation oder Reparaturmaßnahmen überprüfen sowie Schwachstellen frühzeitig aufspüren, bevor eine Störung und somit ein Ausfall eines Umspannwerkes hervorgerufen wird.

Beispiele

Die Praxis zeigt verschiedene Schwachstellen, die durch Inbetriebnahmeprüfungen, Teilentladungsdiagnostik sowie Wiederholungsprüfungen verhindert werden können:

• Störlichtbogen an Endverschlüssen an einer Mittelspannungs-Schaltanlage,
• durch Teilentladungen zerstörte Muffen,
• Auslösung eines Leistungsschalters durch eine defekte Muffe,
• fehlerhaft geschrumpfte Muffen, in die Feuchtigkeit eindringen konnte,
• Hohlräume in Muffen,
• Mantelfehler,
• Teilentladungen in Mittelspannungskabeln,
• starke Abweichungen zwischen realer Kabellänge und Verlegeplänen,
• unzureichende Montage und Erdung der Metallgehäusen von Mittelspannungs-Steckern.

Rechenbeispiel

Im Störfall mit einer teilweisen Zerstörung des Umspannwerks ist der Betrieb des gesamten Windparks nicht möglich, da die Kabelverbindungen zur Einspeisung der Windkraftanlagen zum Transportnetz nicht redundant gestaltet sind. Dies hat den Ausfall des gesamten Windparks zur Folge. Bei einer angenommenen Anschlussleistung des Windparks in Höhe von 62 MW ergeben sich in an windreichen Tagen im Herbst schnell Ausfallskosten durch nichteingespeiste Leistung von 5.700,– € pro Stunde. Für Arbeiten an Mittelspannungsschaltanlagen inklusive Kabelstrekken sind Arbeits- und Lieferzeiten von Ersatzkomponenten sechs bis acht Wochen keine Seltenheit. So kann ein solcher Störfall schnell Gesamtkosten im hohen sechsstelligen Bereich verursachen. Je nach Größe des Windparks, Ausmaß des Schadens sowie Sonderanfertigungen von Ersatzkomponenten kann auch die Millionengrenze überschritten werden. Demgegenüber stehen die deutlich geringer ausfallenden Kosten und der Arbeitsaufwand für umfangreiche Inbetriebnahme- und Wiederholungsprüfungen sowie der Teilentladungsdiagnose der Schaltanlage sowie Kabel inklusive Garnituren.

Fazit

Nicht alle Montage- und Materialfehler können durch die als heute Standard angesehenen Inbetriebnahmeprüfungen gefunden werden. Besonders bei nicht redundanten Anschlüssen, wie sie bei Windparks, Stahlwerken und der Industrie anzutreffen sind, sind hohe Ansprüche an die Qualität der versorgenden Komponenten zu stellen, um den sicheren Betrieb nicht zu gefährden. Auf dieser Basis sind Teilentladungsmessungen an wichtigen Kabelverbindungen empfehlenswert, um Stillstandzeiten und damit verbundenen Kosten zu vermeiden.

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