Vergleichende Analyse von Technologien für Hochspannungsschaltanlagen

Abstract

Die Austrian Power Grid AG, Österreichs Übertragungsnetzbetreiber, sichert mit seinem 110-, 220- und 380 kV-Hochspannungsnetz mit einer gesamten Trassenlänge von etwa 3.400 km die heimische Stromversorgung. Eine zentrale Rolle nehmen dabei neben den Hochspannungsleitungen die Umspannwerke und Hochspannungsschaltanlagen ein. Im Rahmen des liberalisierten Strommarktes streben die Netzbetreiber verstärkt Lösungen an, die kostenoptimiert ausgeführt werden können und eine sichere Betriebsführung gewährleisten. Bedingt durch projektspezifische Vorgaben wird APG in den nächsten Jahren verstärkt GIS-Anlagen errichten, somit findet eine teilweise Abkehr von der derzeitig vorherrschenden, von Freilufttechnik getriebenen, Ausbauphilosophie statt. Die technologiebedingt markanten Unterschiede zwischen AIS, GIS (und MTS) fordern in vielen Aspekten der Planung, Errichtung, Betriebsführung und Wartung einer Schaltanlage ein Umdenken und Wegbewegen von bekannten Mustern und finden sich auch in den Fragestellungen und Zielen dieser Diplomarbeit wieder. Im ersten Themenkomplex wird die Zuverlässigkeit von Freiluft-, gasisolierten und hybriden Schaltanlagen anhand von ausgewählten Daten der Cigre bestimmt und ein Vergleich mit den im Einsatz befindlichen Freiluft-Schaltanlagenkomponenten der APG durchgeführt. Abweichungen in der Fehlerdefinition verhindern hier zwar die direkte Vergleichbarkeit der Fehlerfrequenzen, dennoch kann durch Auswertung der Cigre-Daten die erhöhte Zuverlässigkeit von GIS und MTS gegenüber AIS bestätigt werden. In einem zweiten Schritt werden die auf Freiluftanlagen abgestimmten Instandhaltungsrichtlinien der APG analysiert und mögliche Optimierungsschritte für gasisolierte und hybride Schaltanlagen untersucht. Die Wartungsphilosophien der APG werden analysiert und die Frage gestellt, ob die Adaptierung der Instandhaltungsrichtlinien für GIS (und MTS) eine Aufwandsreduktion ermöglicht. Die erhöhte Zuverlässigkeit der gasisolierten Technologien hat direkte Auswirkung auf geplante und ungeplante Instandhaltungsaufwendungen. Es zeigt sich bei Parametervariation der etablierten zeit- und zustandsorientierten Wartungspraktiken bei GIS und MTS eine im Gegensatz zu AIS verbesserte Performance. Die Frage der Einführung von fortschrittlichen Wartungspraktiken wie z.B. RCM muss differenziert betrachtet werden, eine detaillierte Gegenüberstellung von Kosten und Nutzen ist notwendig. Referenzen für GIS liegen bei APG nur durch die Betriebserfahrungen der 380 kV-SF6-Schaltanlage Zell / Ziller und der 110 kV-Anlage Pichling vor und es stellt sich die Frage, bei welchem konkreten Einsatzzweck welche Technologie das beste Gesamtpaket bietet (z.B. hinsichtlich Life Cycle Costs). Ausgehend davon wurden im Rahmen der Diplomarbeit ein Kriterienkatalog und ein parametrierbares Tool für den Technologievergleich von AIS, GIS und MTS entworfen. Dieses kann bei kommenden Projekten der APG eine Entscheidungshilfe anbieten sowie zukünftige Leistungsverzeichnisse von GIS- und MTS-Anlagen um Bereiche ergänzen, die vorher nicht in dieser Intensität Beachtung fanden.

Austrian Power Grid AG is Austrias transmission system operator and ensures with its 110-, 220-, and 380 kV-high voltage-grid and a total route length of approximately 3.400 km the nationwide electrical power supply. Due to the energy market-liberalization, the operators of high voltage-substations are searching for solutions, which are cost-effective and ensure a safe operation. Manufacturers of gas insulated and mixed technology (hybrid) substations claim to have an answer to these questions and promise enhanced reliability and low maintenance of their products. This thesis is separated into three interconnected sections. In a first step the reliability of air insulated, gas insulated and hybrid substations gets determined by selected data of Cigre and compared to air insulated data of APG. In a second step the maintenance guidelines of APG, which are harmonized with air insulated technology get analyzed and possible optimizations for gas insulated and hybrid substations are investigated. In a final step a criteria catalog was developed, which includes the previous results and allows in an effective way the technology comparison of AIS, GIS and MTS.