Bild 01: HSP ist Spezialist für die Fertigung von Durchführungen für Transformatoren, Schaltanlagen, Generatoren sowie Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungsanlagen. Die größten Durchführungen sind für Nennspannungen bis 1200 kV bzw. Nenn- ströme bis 8 kA ausgelegt (Quelle: VDE Verlag)
Die Geschichte der HSP Hochspannungsgeräte GmbH [1] beginnt 1893 mit der Gründung von Meirowsky & Co. in Köln-Porz. 1906 startete das Unternehmen mit der Produktion von Kondensatordurchführungen. Seitdem ist HSP erster Ansprechpartner für innovative und klassische Lösungen im Bereich der Energietechnik. Als kompetenter Technologiepartner bahnen die Durchführungsexperten dem elektrischen Strom weltweit sichere und zuverlässige Wege. Neben der hohen Qualität zeichnen sich die Durchführungen für Generatoren, Transformatoren und Schaltanlagen durch Sicherheit, Langlebigkeit und Nachhaltigkeit aus. So fertigt HSP seit 2014 auch Durchführungen aus harzimprägniertem Kunststoffvlies (RIS). Die größte von HSP jemals gebaute Durchführung war übrigens 21 m lang und wog 18 t (Bild 1). Grundvoraussetzung für qualitativ hochwertige Produkte ist eine gute und genaue Messtechnik. Deshalb setzt HSP an ihrem Erwärmungsprüfstand zur Überwachung sowie Auswertung der 92 Thermoelemente auf Geräte der Delphin Technology AG [2].
Thermische Prüfung mit Hochstrom
„Hier messen wir die Temperatur, die in unseren Durchführungen bei Betriebsstrom sowie bei Überströmen entsteht“, stellt HSP Testfield Engineer Daniel Zeus die Aufgabe an dem Prüfstand vor (Bild 2). Der Prüfstand besteht aus 3 m tief in den Boden eingelassenen Kesseln sowie zwei Aluminiumsäulen mit Kupferbändern, an welche die Durchführungen angeschlossen werden. Ein Hochstromtrafo beaufschlagt den Stromkreis bei 50-V-Ausgangsspannung mit bis zu AC 6 kA bzw. 10 kA oder DC 10 kA und erwärmt so die jeweilige Durchführung. „Wir prüfen dann, dass die Temperaturgrenzwerte an der Isolation eingehalten werden. Diese Aufgabe erfordert ein genaues Messsystem, aber vor allem einen großen Datenspeicher, da jede zu testende Durchführung dabei mit bis zu 80 Thermoelementen (Bild 3) versehen ist und ein Prüfzyklus ein bis zwei Wochen dauern kann. Der Test ist für uns beendet, wenn die Temperatur innerhalb von sechs Stunden um weniger als 1 K schwankt“, so D. Zeus.
Die größte konstruktive Herausforderung dabei ist, dass laut der DIN EN 60137 VDE 0674-500 [3] zwischen dem stromführenden Leiter sowie der hochspannungstechnischen Isolation gemessen werden muss“, so Senior Test Engineer Thomas Adams. Es wird also geprüft, dass die Isolation den thermischen Belastungen standhält. Der Isolationskörper darf nicht wärmer werden als 120 °C oder nicht mehr als 90 K über der Umgebungstemperatur liegen. Um ihrem Qualitätsanspruch gerecht zu werden, beaufschlagt HSP seine Durchführungen nicht nur mit dem Nennstrom, sondern freiwillig oder auf Kundenwunsch auch mit einem Überstrom. Schließlich sollen sie eine Lebensdauer von mindestens 30 Jahren erreichen. „Unsere eigenen Produkte bringen wir bei den Prüfungen auch an die thermische Grenze, sodass unsere Entwicklungsabteilung daraus Erkenntnisse gewinnen kann“, so T. Adams.
Modernisierung erforderlich
Vor zwei Jahren stieß HSP jedoch mit der Prüfanlage an ihre Grenzen. Aufgrund der gestiegenen Anforderungen suchte man ein leistungsfähigeres Temperaturmess- und -steuerungssystem, an welches nicht nur Thermoelemente, sondern auch Lichtwellenleitersensoren angeschlossen werden können. Zudem sollte es ein Fernmonitoring erlauben. „Gerade bei unseren langen Prüfzyklen ist es ärgerlich, wenn eine Störung unbemerkt bleibt, wir nicht reagieren können und die Prüfung wiederholen müssen“, erläutert D. Zeus und führt weiter aus: „Außerdem wollten wir ein einfach bedienbares System, welches mehr Messkanäle bietet – das bisherige hatte nur 20 – und bei Bedarf flexibel erweiterbar ist.“ Auch die Parametrierung sollte einfach zu lösen sein. Letztendlich entschied sich HSP für das MSR-System von Delphin. Die räumliche Nähe war dabei von untergeordneter Bedeutung, wobei die schnelle Verfügbarkeit der Mitarbeiter gerade beim Einrichten sowie beim Service hilfreich ist. Wichtiger war das schlüssige Konzept von Delphin sowie die schnelle Realisierbarkeit.
„Die Messtechnik bietet über 90 Kanäle und die Parametrierung erfolgt einfach mithilfe einer Excel-Datei, welche die Software einliest“, so D. Zeus. T. Adams ergänzt: „Auch der Fernzugriff erleichtert uns die Arbeit erheblich, da wir nicht rund um die Uhr einen Mitarbeiter vor Ort haben. Da ist es auch von Vorteil, dass die Steuerung die Prüfung kontrolliert herunterfährt, wenn die Temperatur einen kritischen Wert erreicht und Grenzwerte überschritten werden. Das kann vor allem bei Tests von Neuentwicklungen schon mal vorkommen.“
Größte Herausforderung war, dass das Messtechnik-Konzept von Delphin auch Fremdsteuerungen verwalten muss wie die Heizsteuerung für das Öl sowie die Steuerung der Stelltrafos. Jan Tippner, Head of Sales bei Delphin betont: „Auch diese Anforderung konnte mithilfe unserer offenen Lösung erfüllt werden. Mit den verschiedenen verfügbaren Schnittstellen sowie Kommunikationsprotokollen können wir unsere Mess- und Steuerungstechnik eigentlich an alle verfügbaren Systeme anbinden. Bei Bedarf schreiben unsere Experten auch spezielle Treiber.“