ISBN 978-3-86853-920-2

978-3-86853-920-2, Reihe Energietechnik

Christian Kreischer
Monitoring und Diagnose von Wickelkopfschwingungen in Kraftwerksgeneratoren

167 Seiten, Dissertation Technische Universität Dortmund (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Große Wickelkopfschwingungen in Folge von Ausgleichsvorgängen, Netzstörungen oder Lockerungen können Teilleiterbrüche und Beschädigungen der Wickelkopfisolation verursachen. Die beschädigte Isolation kann einen Kurzschluss mit Schädigungen bis hin zu einer kompletten Zerstörung des Generators führen. Die hieraus entstehenden Kosten für Betriebsausfall und Reparatur übersteigen die Kosten für eine kontinuierliche Wickelkopfzustandsüberwachung um das 1000-fache.

In dieser Arbeit werden daher die Wickelkopfschwingungen an Kraftwerksgeneratoren in Bezug auf Monitoring- und Diagnosemethoden analysiert. Mit dem in dieser Arbeit entwickelten Überwachungskonzept auf Basis von neuronalen und analytischen Modellierungsansätzen ist es möglich bereits leichte Änderungstendenzen des komplexen Schwingungsverhaltens im Wickelkopfbereich zu erkennen und gleichzeitig die Ursachen für auffällige Schwingungen zu differenzieren.

Im ersten Teil der Arbeit werden die Grundlagen zur Entstehung, Messung und Überwachung von Wickelkopfschwingungen vorgestellt, welche sowohl von der generatorspezifischen Wickelkopfgeometrie, als auch von den Betriebsparametern wie Wirkleistung, Blindleistung und Temperatur des Generators abhängen.

Im weiteren Verlauf wird ein neues Verfahren zur modalen Betriebsschwingformanalyse vorgestellt und auf seine praktische Anwendbarkeit hin untersucht. Die Untersuchung zeigt, dass durch die Betrachtung der einzelnen modalen Schwingungsformen Rückschlüsse auf die Schwingungsanregung gezogen und Phänomene wie ein Betrieb in Resonanznähe einfacher aufgedeckt und beurteilt werden können. Die für eine Modaltransformation herangezogenen Einzelstabschwingungen sind allerdings auf ihre Plausibilität und räumliche Anordnung kritisch zu prüfen, da Fehler in der Messkette und eine ungeeignete Sensorkonfiguration zu Fehlinterpretationen führen können. Die modale Betrachtung der Wickelkopfschwingung stellt demnach stets eine Ergänzung zu anderen Betrachtungsformen, wie beispielsweise dem Fourierspektrum einer Einzelstabschwingung, dar.

Die in dieser Arbeit entwickelte Schwingungsbeurteilung auf Basis neuronaler Netze stellt eine Methode mit viel Zukunftspotenzial im Bereich der Wickelkopfdiagnose dar, da durch das Erlernen eines Referenzzustandes bereits kleine Änderungen im Schwingungsverhalten aufgedeckt werden können.