Analyse und Bewertung von Betriebsmitteln in der Hochspannungstechnik:
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| Format: | Thesis Book |
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| Published: |
Wien
Österreichischer Verband für Elektrotechnik
2010
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| Series: | OVE-Schriftenreihe für Habilitationen und Dissertationen
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| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION UND ZIELSETZUNG 1
1.2 DAS LEHRFACH HOCHSPANNUNGSTECHNIK 4
1.2.1 AUFGABEN, ANWENDUNGEN UND PERSPEKTIVEN DER HOCHSPANNUNGSTECHNIK 5
1.2.2 EINTEILUNG DER HOCHSPANNUNGSTECHNIK 5
1.2.2.1 ELEKTRISCHE BEANSPRUCHUNG, DIMENSIONIERUNG UND FELDBERECHNUNG 7
1.2.2.2 ELEKTRISCHE FESTIGKEIT, ISOLIERSTOFFTECHNIK 8
1.2.2.3 HOCHSPANNUNGSPRUEFTECHNIK 10
1.2.2.4 HOCHSPANNUNGSMESSTECHNIK 13
1.2.2.5 DIAGNOSE UND MONITORING 14
1.2.2.6 INSTANDHALTUNG UND ZUSTANDSBEWERTUNG 17
1.2.2.7 MANAGEMENTMETHODEN 19
1.2.3 ENTWICKLUNG DES LEHRFACHS HOCHSPANNUNGSTECHNIK AN DER TECHNISCHEN
UNIVERSITAET GRAZ 20
1.3 DEFINITION VON ISOLIERUNG UND ISOLATION 23
2 TECHNOLOGIEENTWICKLUNG 25
2.1 TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG DER GENERATORISOLIERUNGEN 27
2.1.1 DAS VPI-VERFAHREN 30
2.1.1.1 AUFBAU EINER IM VPI-VERFAHREN HERGESTELLTEN ISOLIERUNG 32
2.1.1.2 EINGESETZTE BAENDER IM VPI-VERFAHREN 33
2.1.2 DAS RR-VERFAHREN 35
2.1.2.1 AUFBAU EINER IM RR-VERFAHREN HERGESTELLTEN ISOLIERUNG 36
2.1.2.2 EINGESETZTE BAENDER IM RR-VERFAHREN 37
2.1.3 TRAEGERMATERIALIEN FUER GLIMMER 38
2.1.3.1 GLASGEWEBE 38
2.1.3.2 FOLIEN 39
2.1.3.3 VLIESE 39
2.2 TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG DER TRANSFORMATORISOLIERUNGEN 40
2.2.1 FLUESSIGGEKUEHLTER TRANSFORMATOREN 40
2.2.1.1 FESTE ISOLIERSTOFFE 40
2.2.1.2 FLUESSIGE ISOLIERSTOFFE 42
2.2.2 T ROCKENTRANSFORMATOREN 43
2.2.3 GASGEFUELLTE TRANSFORMATOREN 45
2.3 TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG DER FREILEITUNGSISOLIERSYSTEME 46
2.3.1 MASTKONSTRUKTIONEN UND MASTWERKSTOFFE 46
2.3.2 ISOLATOREN UND ARMATUREN 48
2.3.3 UEBERSPANNUNGSABIEITER 49
2.4 TECHNOLOGISCHE ENTWICKLUNG DER KABELISOLIERUNGEN 50
2.4.1 NATURSTOFFISOLIERTE KABEL 50
2.4.2 PAPIERISOLIERTE KABEL 50
2.4.3 KUNSTSTOFFISOLIERTE KABEL 51
2.4.4 KUNSTSTOFF-PAPIER-LAMINAT FUER HOECHSTE SPANNUNGSEBENEN 51
2.4.5 KABELGARNITUREN 52
2.5 ENTWICKLUNGSTENDENZEN UND NEUE TECHNOLOGIEN 53
2.5.1 GASISOLIERTE LEITUNGEN 54
2.5.2 HOECHSTSPANNUNGSLEITUNGEN 56
HABILITATION CHRISTOF SUMEREDER SEITE I
HTTP://D-NB.INFO/1004112297
INHALTSVERZEICHNIS
2.5.3 SUPRALEITUNG 59
2.5.3.1 FLUESSIGSTICKSTOFF ALS ISOLIERMEDIUM 59
2.5.3.2 SUPRALEITENDE KABEL 61
2.5.3.3 SUPRALEITENDE ENERGIESPEICHER (SMES) 62
2.5.3.4 SUPRALEITENDE STROMBEGRENZER (FCL) 64
2.5.3.5 SUPRALEITENDE TRANSFORMATOREN UND MASCHINEN 64
2.5.4 NANOTECHNOLOGIE 65
2.5.4.1 LEITER MIT NIEDRIGEM WIDERSTAND 66
2.5.4.2 ISOLIERSTOFFE 68
3 INSTANDHALTUNG 71
3.1 BEGRIFFE DER INSTANDHALTUNG 73
3.2 INSTANDHALTUNGSBEDEUTUNG 76
3.2.1 BETRIEBSWIRTSCHAFTLICHE EINFLUESSE AUF DIE INSTANDHALTUNG 77
3.2.2 VOLKSWIRTSCHAFTLICHE EINFLUESSE AUF DIE INSTANDHALTUNG 77
3.2.3 TECHNOLOGISCHE EINFLUESSE AUF DIE INSTANDHALTUNG 78
3.2.4 RECHTLICHE ANFORDERUNGEN 78
3.3 INSTANDHALTUNGSZIELE 82
3.4 INSTANDHALTUNGSSTRATEGIEN 83
3.4.1 AUSFALLSORIENTIERTE INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 85
3.4.2 ZEITORIENTIERTE INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 85
3.4.3 ZUSTANDSORIENTIERTE INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 86
3.4.4 VORAUSSCHAUENDE INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 87
3.4.5 ZUVERLAESSIGKEITSORIENTIERTE INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 88
3.4.6 RISIKOORIENTIERTE INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 90
3.4.7 AUSWAHL DER INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 90
3.5 INSTANDHALTUNGSKOSTEN 93
3.6 INSTANDHALTUNGSTAETIGKEITEN 95
3.6.1 IH VON NS/MS-FREILEITUNGEN UND KABELN 95
3.6.2 IH VON TRANSFORMATORSTATIONEN 96
3.6.3 IH VON UMSPANNWERKEN 97
3.6.4 IH VON HS-LEITUNGEN 99
3.6.5 IH VON GENERATOREN/KRAFTWERKEN 99
4 PRUEFSPANNUNGEN UND -ANLAGEN 101
4.1 GLEICHSPANNUNG 101
4.2 WECHSELSPANNUNG 103
4.3 IMPULSFOERMIGE SPANNUNG 106
5 TECHNISCHE DIAGNOSTIK 109
5.1 ELEKTRISCHE DIAGNOSEMETHODEN 111
5.1.1 SPANNUNGSPRUEFUNG, DURCHSCHLAGSVERHALTEN 111
5.1.2 ISOLATIONSSTROM - ISOLATIONSWIDERSTAND 113
5.1.2.1 DURCHGANGS-UND OBERFLAECHENWIDERSTAND 113
5.1.2.2 TEILSTROEME UND DEREN MESSUNG 114
5.1.2.3 BESTIMMUNG DES FEUCHTEZUSTANDS, TROCKENHEITSGRENZE 118
5.1.3 VERLUSTFAKTOR UND KAPAZITAET 119
SEITE II INSTITUT FUER HOCHSPANNUNGSTECHNIK UND SYSTEMMANAGEMENT, TU GRAZ
ANALYSE UND BEWERTUNG VON BETRIEBSMITTELN IN DER HOCHSPANNUNGSTECHNIK
5.1.3.1 ABHAENGIGKEITEN DES VERLUSTFAKTORS 120
5.1.3.2 VERLUSTFAKTORMESSUNG 121
5.1.4 TEILENTLADUNGSDIAGNOSTIK 123
5.1.4.1 TEILENTLADUNGSMESSUNG 123
5.1.4.2 TEILENTLADUNGEN IN GENERATORWICKLUNGEN 125
5.1.4.3 INTERPRETATION VON TEILENTLADUNGEN 126
5.1.4.4 KLASSIFIZIERUNG UND BEURTEILUNG VON TE-FEHLERN IN WICKLUNGEN 127
5.1.4.5 TEILENTLADUNGSMESSSYSTEME 130
5.1.5 DIELEKTRISCHE ANTWORTFUNKTION IM ZEIT- UND FREQUENZBEREICH 130
5.1.5.1 POLARISATIONSMECHANISMEN 130
5.1.5.2 POLARISATIONS- DEPOLARISATIONSSTROM MESSUNG: PDC 134
5.1.5.3 ISOTHERMAL RELAXATION CURRENT: IRC 136
5.1.5.4 RECOVERY VOLTAGE METHOD: RVM 138
5.1.5.5 FREQUENCY DOMAIN SPECTROSCOPY: FDS 138
5.1.5.6 KOMBINIERTE MESSUNG IM ZEIT-UND FREQUENZBEREICH 140
5.1.5.7 FREQUENCY RESPONSE ANALYSIS: FRA 141
5.2 NICHTELEKTRISCHE DIAGNOSTIK 142
5.2.1 MECHANISCHE DIAGNOSTIK 142
5.2.1.1 NUTKEILSITZPRUEFUNG 142
5.2.1.2 BLECHPAKETPRESSUNG 143
5.2.1.3 KOERPERSCHALLANALYSE 143
5.2.2 THERMISCHE DIAGNOSTIK 145
5.2.2.1 PYROMETER 145
5.2.2.2 INFRAROTTHERMOGRAFIE 146
5.2.3 MAGNETISCHE DIAGNOSTIK 147
5.2.3.1 RINGPROBE (RING/POWER FLUX TEST) 147
5.2.3.2 STREUFLUSSMESSUNG (EL CID-TEST) 148
5.2.4 CHEMISCHE DIAGNOSTIK 148
5.2.4.1 KUEHLLUFTANALYSE AN GENERATOREN MITTELS OZONMESSUNG 149
5.2.4.2 GAS-IN-OEI ANALYSE 152
5.2.4.3 FURANANALYSE (FURFUROL-BESTIMMUNG) 154
5.2.4.4 FEUCHTIGKEITSBESTIMMUNG MITTELS KARL-FISCHER-TITRATION (KFT) 158
5.2.5 AKUSTISCHE DIAGNOSTIK 159
5.2.6 OPTISCHE DIAGNOSTIK 160
5.3 DIAGNOSEMOEGLICHKEITEN AN HOCHSPANNUNGSBETRIEBSMITTEL 161
5.3.1 DIAGNOSEMETHODEN AN GENERATOREN 161
5.3.2 DIAGNOSEMETHODEN AN TRANSFORMATOREN 163
6 ZUSTANDSBEWERTUNG 165
6.1 ALTERUNG VON ISOLIERSYSTEMEN 165
6.2 DER BEGRIFF DER ALTERUNG 166
6.2.1 ELEKTRISCHE ALTERUNG 168
6.2.2 THERMISCHE ALTERUNG 169
6.2.3 MECHANISCHE ALTERUNG 170
6.2.4 ALTERUNG DURCH UMGEBUNGSBEDINGUNGEN 171
6.3 DER BEGRIFF DER LEBENSDAUER 171
6.3.1 TECHNISCHE UND WIRTSCHAFTLICHE LEBENSDAUER 172
6.3.2 RESTLEBENSDAUER VON BETRIEBSMITTELN 173
6.4 LEBENSDAUERGESETZE ELEKTRISCHER ISOLIERSTOFFE 174
6.4.1 INVERSE POWER LAW 174
6.4.2 ARRHENIUS-GESETZ 177
6.4.3 WIRKUNGSWEISE VON ARRHENIUS-GIEICHUNG UND *INVERSE POWER LAW 179
6.4.4 MULTISTRESS ALTERUNG 180
6.4.5 MULTIFAKTOR-ALTERUNGSMODELLE 181
HABILITATION CHRISTOF SUMEREDER SEITE III
INHALTSVERZEICHNIS
6.5 FEHLER-UND AUSFALLSSTATISTIKEN BEI GENERATOREN 183
6.5.1 FEHLERARTEN 183
6.5.2 AUSFALL DES ISOLATIONSSYSTEMS 185
6.5.3 DETAILANALYSE UND FEHLERSTATISTIK 187
6.5.4 STATISTISCHE LEBENSDAUER VON GENERATORWICKLUNGEN 189
6.5.5 STATISTISCHE ZUVERLAESSIGKEIT UND FEHLERRATE VON
GENERATORWICKLUNGEN 191
6.6 FEHLER-UND AUSFALLSSTATISTIKEN BEI TRANSFORMATOREN 193
6.6.1 FEHLERARTEN UND AUSFALLSMECHANISMEN 196
6.6.1.1 ISOLATIONSFEHLER 196
6.6.1.2 FEHLER IN DEN WICKLUNGEN 197
6.6.1.3 FEHLER BEI STUFENSCHALTER 198
6.6.1.4 TEILENTLADUNGEN 198
6.6.1.5 FEHLER BEI DURCHFUEHRUNGEN 198
6.6.1.6 SONSTIGE FEHLERARTEN 199
6.6.2 DETAILANALYSE EINER FEHLERSTATISTIK 201
6.6.2.1 BESTANDSDATEN, FEHLERARTEN 201
6.6.2.2 AUSFALLSRATE UND ZU ERWARTENDE AUSFAELLE 203
6.7 MOEGLICHKEITEN UND SYSTEMATISCHE VORGANGSWEISE FUER DIE
ZUSTANDSBEWERTUNG 206
6.7.1 ZUSTANDSBEWERTUNG ANHAND STATISTISCHER DATEN 206
6.7.2 ZUSTANDSBEWERTUNG MITTELS KATEGORISIERUNG UND GEWICHTUNG DER
BETRIEBSMITTELEIGENSCHAFTEN 207
6.7.3 ZUSTANDSBEWERTUNG DURCH AUSWERTUNG DIAGNOSTISCHER MESSUNGEN 209
6.7.4 UMFASSENDE ZUSTANDSBEWERTUNG 210
6.7.5 ABGRENZUNG ZUR ZUVERLAESSIGKEITSBERECHUNG, AUSFALLS- UND
STOERSTATISTIKEN 211
7 MANAGEMENT 213
7.1 QUALITAETSMANAGEMENT 214
7.1.1 GESCHICHTE ENTWICKLUNG DES QUALITAETSMANAGEMENTS 215
7.1.2 GRUNDGEDANKE DES QM 217
7.1.3 UMSETZUNG 217
7.1.4 NUTZEN 218
7.1.5 REGELKREIS DES QUALITAETSMANAGEMENTS 218
7.1.5.1 QUALITAETSPLANUNG 219
7.1.5.2 QUALITAETSLENKUNG 220
7.1.5.3 QUALITAETSPRUEFUNG 220
7.1.5.4 QUALITAETSVERBESSERUNG 221
7.1.5.5 SELBSTBEWERTUNG UND BEWERTUNG IM WETTBEWERB (BENCHMARKING) 221
7.2 QUALITAETSTECHNIKEN UND MANAGEMENTWERKZEUGE 222
7.2.1 DIE SIEBEN ELEMENTAREN QUALITAETSTECHNIKEN (Q7) 223
7.2.1.1 BRAINSTORMING, BRAINWRITING, METHODE 635 223
7.2.1.2 FEHLERSAMMELKARTE (FEHLERSAMMELLISTE, DATENSAMMELBLATT) 224
7.2.1.3 HISTOGRAMM 225
7.2.1.4 KORRELATIONSDIAGRAMM 225
7.2.1.5 PARETODIAGRAMM (PARETO-ANALYSE, ABC-ANALYSE) 227
7.2.1.6 QUALITAETSREGELKARTE 228
7.2.1.7 URSACHE-WIRKUNGS-DIAGRAMM (FISHBONE-ANALYSE ODER
ISHIKAWA-DIAGRAMM) 229
7.2.2 DIE SIEBEN MANAGEMENT WERKZEUGE (M7) 230
7.2.2.1 AFFINITAETSDIAGRAMM, VERWANDTSCHAFTSDIAGRAMM 231
7.2.2.2 RELATIONENDIAGRAMM 232
7.2.2.3 ENTSCHEIDUNGSBAUM, BAUMDIAGRAMM 234
7.2.2.4 MATRIXDIAGRAMM 235
7.2.2.5 PORTFOLIO 236
7.2.2.6 NETZPLAN 237
7.2.2.7 PROBLEM-ENTSCHEIDUNGS-PLAN 239
7.2.2.8 QUALITY FUNCTION DEPLOYMENT UND HOUSE OF QUALITY 240
7.2.3 WEITERE ANGEWANDTE METHODEN 245
SEITE IV INSTITUT FUER HOCHSPANNUNGSTECHNIK UND SYSTEMMANAGEMENT, TU GRAZ
ANALYSE UND BEWERTUNG VON BETRIEBSMITTELN IN DER HOCHSPANNUNGSTECHNIK
7.3 RISIKOMANAGEMENT 245
7.3.1 RISIKOARTEN 246
7.3.2 RISIKOKATEGORIEN 248
7.3.2.1 MARKTRISIKEN 248
7.3.2.2 FINANZRISIKEN 249
7.3.2.3 ORGANISATIONSRISIKEN 249
7.3.2.4 RECHTLICHE RISIKEN 249
7.3.2.5 POLITISCHE RISIKEN 250
7.3.2.6 MANAGEMENTRISIKEN 251
7.3.2.7 PRODUKTION UND LOGISTIKRISIKEN 251
7.3.2.8 FORSCHUNGS- UND ENTWICKLUNGSRISIKEN 252
7.3.2.9 UMWELTRISIKEN 253
7.3.2.10 WETTERRISIKEN 253
7.3.2.11 RISIKEN AUS DER INFORMATIONSTECHNOLOGIE 254
7.3.2.12 TECHNISCHE RISIKEN 255
7.4 RISIKOMANAGEMENTPROZESSE 255
7.4.1 RISIKOIDENTIFIKATION 257
7.4.2 RISIKOANALYSE UND RISIKOBEWERTUNG 259
7.4.2.1 RISIKOMATRIX 259
7.4.2.2 FEHLER-MOEGLICHKEITS- UND EINFLUSS-ANALYSE 261
7.4.2.3 DIE FEHLERBAUM- UND AUSWIRKUNGSANALYSE 262
7.4.2.4 VERGLEICH DER RISIKOANALYSEMETHODEN 266
7.4.3 RISIKOBEWERTUNG 267
7.4.4 RISIKOBEWAELTIGUNG 269
7.4.4.1 VERMEIDEN 270
7.4.4.2 REDUZIEREN 271
7.4.4.3 UEBERTRAGEN 271
7.4.4.4 AKZEPTIEREN 271
7.4.5 RISIKOHANDHABUNG 272
7.4.5.1 ZUVERLAESSIGKEITSORIENTIERTE STRATEGIE 272
7.4.5.2 SCHADENSAUSMASSORIENTIERTE STRATEGIE 274
7.4.5.3 RISIKOORIENTIERTE STRATEGIE 275
7.4.5.4 VERGLEICH DER STRATEGIEN 275
7.4.5.5 WEITERE STRATEGIEN 276
7.4.6 RISIKOUEBERWACHUNG 276
7.4.6.1 UEBERWACHUNG DER RISIKOBEWAELTIGUNGSMASSNAHMEN 277
7.4.6.2 UEBERWACHUNG DER RISIKOMANAGEMENTPROZESSE 277
8 UMFASSENDE ZUSTANDSBEWERTUNG UND RISIKOANALYSE VON
GENERATOREN UND TRANSFORMATOREN 279
8.1 UMFASSENDE ZUSTANDS- UND RISIKOBEWERTUNG VON GENERATOREN 279
8.1.1 MASCHINENPARK 280
8.1.2 BEWERTUNG DER BETRIEBSMITTELDATEN 281
8.1.2.1 ALTERSSTRUKTUR UND BETRIEBSSTUNDEN 281
8.1.2.2 ANLAUFVORGAENGE UND AEQUIVALENTE BETRIEBSSTUNDEN 284
8.1.2.3 GROBABSCHAETZUNG DES ZUSTANDS 286
8.1.2.4 ISOLIERSYSTEM 288
8.1.2.5 LOETTECHNIK 291
8.1.2.6 ZUSTANDSKENNZAHLEN BETRIEBSMITTELDATEN 292
8.1.3 BEWERTUNG DER TECHNISCHEN DIAGNOSTIK 294
8.1.3.1 ISOLATIONSWIDERSTANDSMESSUNG (IR) 295
8.1.3.2 VERLUSTFAKTORMESSUNG (TAN 8, TD) 299
8.1.3.3 TEILENTLADUNGSMESSUNG (TE) 305
8.1.3.4 ZUSTANDSKENNZAHLEN TECHNISCHE DIAGNOSTIK 309
8.1.4 BEWERTUNG DER VISUELLEN INSPEKTION 311
8.1.5 GESAMTZUSTAND 315
8.1.6 RISIKOANALYSE 316
8.1.6.1 RISIKODEFINITION, RISIKOARTEN 316
HABILITATION CHRISTOF SUMEREDER SEITE V
INHALTSVERZEICHNIS
8.1.6.2 RISIKOBEWERTUNG, RISIKOMATRIX 317
8.1.6.3 INTERPRETATION DER RISIKOANALYSE 319
8.1.7 EMPFOHLENE INSTANDHALTUNGSINTERVALLE UND -MASSNAHMEN 320
8.1.7.1 OPTIMIERUNG DER INSTANDHALTUNGSSTRATEGIE 320
8.1.7.2 ERNEUERUNGSSTRATEGIE 320
8.2 UMFASSENDE ZUSTANDS-UND RISIKOBEWERTUNG VON TRANSFORMATOREN 321
8.2.1 BEWERTUNG DER BETRIEBSMITTELDATEN 322
8.2.1.1 ALTERSSTRUKTUR 322
8.2.1.2 ZUSTANDSKENNZAHLEN BETRIEBSMITTELDATEN 324
8.2.2 BEWERTUNG DER TECHNISCHEN DIAGNOSTIK 325
8.2.2.1 BEWERTUNG DER CHEMISCH-PHYSIKALISCHEN OELANALYSE 326
8.2.2.2 BEWERTUNG DER GAS-IN-OEL ANALYSE 330
8.2.2.3 BEWERTUNG DER FURANANALYSE 333
8.2.2.4 ZUSTANDSKENNZAHLEN TECHNISCHE DIAGNOSTIK 334
8.2.3 BEWERTUNG DER VISUELLEN INSPEKTION 336
8.2.4 GESAMTZUSTAND .336
8.2.5 RISIKOANALYSE 337
8.2.5.1 RISIKODEFINITION, RISIKOARTEN 338
8.2.5.2 RISIKOBEWERTUNG, RISIKOMATRIX 338
8.2.5.3 INTERPRETATION DER RISIKOANALYSE 341
8.2.6 EMPFOHLENE INSTANDHALTUNGSINTERVALLE UND -MASSNAHMEN 341
9 RESUEMEE UND AUSBLICK 345
10 LITERATUR 349
SEITE VI INSTITUT FUER HOCHSPANNUNGSTECHNIK UND SYSTEMMANAGEMENT, TU GRAZ
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