Entwicklung und Anwendung eines typunabhängigen, minimalinvasiven Zustandsbewertungsverfahrens für SF6-Hochspannungsschaltanlagen

Zustandsbewertungen stellen eine wichtige Grundlage für Assetentscheidungen über Instandhaltungs- und Erneuerungsbedarfe in einer technischen Infrastruktur dar, die im Spannungsfeld zwischen minimalen Kosten und maximaler Verfügbarkeit getroffen werden müssen. Die Zustandsbewertung ist abhängig von unterschiedlichsten Einflüssen, so dass die Ausgestaltung eines Zustandsbewertungsverfahrens in Wechselwirkung mit den zu bewertenden Objekten und den erhältlichen zustandsrelevanten Informationen steht. Die zu bewertenden Objekte dieser Arbeit sind eine konkrete Gruppe von SF6-Hochspannungsschaltanlagen, die aus insgesamt 198 Schaltfeldern besteht. Allgemein stellen SF6-Hochspannungsschaltanlagen eine besondere Bauform von Hochspannungsschaltanlagen dar, da alle Betriebsmittel, wie beispielsweise Schaltgeräte und Wandler, innerhalb einer hermetisch verschlossenen metallischen Kapselung installiert sind. Innerhalb der Kapselung befindet sich reines SF6-Gas. SF6 – Schwefelhexafluorid – hat sehr gute dielektrische Eigenschaften und erlaubt es daher, Hochspannungsanlagen wesentlich kompakter als in luftisolierter Ausführung zu bauen. SF6-Hochspannungsschaltanlagen haben lange Lebensdauern und werden seit über 50 Jahren im Hochspannungsverteilnetz für unterschiedliche Schaltaufgaben eingesetzt. Daher zeichnen sich Kollektive von SF6-Hochspannungsschaltanlagen in der Regel durch unterschiedliche Fabrikate, also durch technologische und bauliche Inhomogenität aus. Hinzu kommen weitere Inhomogenitätsaspekte wie Art und Umfang von verfügbaren zustandsrelevanten Daten. Beschaffungsmöglichkeiten sowie Aktualität und Aussagekraft zustandsrelevanter Daten können sich stark unterscheiden. Dies liegt zum einen an der metallischen Kapselung, die die Anwendung diagnostischer Methoden er-schwert und zum anderen an den Einsatzschwerpunkten von SF6-Hochspannungsschaltanlagen. Diese Einsatzschwerpunkte sind insbesondere im Industrie- und Großstadtbereich, die beide hohe Verfügbarkeitsanforderungen und daher eingeschränkte Freischaltmöglichkeiten haben. Folglich sind viele Methoden der Zustandsdatenbe-schaffung nicht oder nur eingeschränkt nutzbar. Diese Arbeit zeigt, wie die angesprochenen Inhomogenitäten durch die Kombination eines funktionsorientierten Modellierungsansatzes mit Datenverarbeitungsregeln der Evidenztheorie aufgelöst werden können. Die erzeugten Bewertungsergebnisse sind trotz technischer Unterschiede zwischen den einzelnen Anlagenfabrikaten miteinander vergleichbar und ermöglichen damit die Priorisierung von Handlungsmaßnahmen ins-besondere bei Budgetrestriktionen. Die Anwendung des Bewertungsverfahrens ist an 66 Schaltfeldern der oben genannten SF6-Hochspannungsschaltanlagen erfolgt, sodass die Einsatzfähigkeit und Praxisnähe des entwickelten Verfahrens realitätsgerecht demonstriert werden kann. Außerdem kann gezeigt werden, dass auch ältere Anlagen noch gute Zustandsergebnisse aufweisen und die individuelle, typunabhängige Betrachtung eine bessere Ausnutzung der Anlagen und damit wirtschaftliche Vorteile für den Netzbetreiber ermöglicht. Aufgrund der Verfügbarkeitsanforderung der Anlagen kommt der minimalinvasiven Vorgehensweise, also einer Vorgehensweise, die nur geringe Rückwirkungen auf den Anlagenbetrieb hat, eine besondere Bedeutung zu. Diese wird anhand verschiedener diagnostischer Verfahren näher beschrieben und mit anderen Informationsquellen verglichen. Durch beispielhaft gezeigte Anwendungsmöglichkeiten der Zustandsergebnisse darf der Leser von der Entwicklung bis zur Anwendung eine umfangreiche Variantenbeschreibung eines typunabhängigen, minimalinvasiven Zustandsbewertungsverfahrens für SF6-Hochspannungsschaltanlagen erwarten.Condition assessments are an important basis for decisions which concern maintenance and demand for replacements based on achieving maximal availability to minimal costs. The condition assessments depend on several aspects, accordingly the design of the assessment method and the assessed objects as well as the available condition relevant data which are interrelated. During the work on this project a certain group of SF6 -high voltage substations (gas insulated substations – GIS) with 198 bays were assessed. Generally, GIS are a special design of substations, because all equipment like switchgears and instrument transform-ers work inside a metallic enclosure which is filled with SF6 gas. SF6 – sulfur hexafluoride – has very good dielectical properties and allows to construct GIS which are significant smaller than air insulated substations. GIS have a life expectancy of more than 50 years and are used for different switching tasks. Thus groups of GIS often could be characterized by technical and structural inhomogeneity due to different types in use. Sourcing possibilities, actuality and significance of incoming condition relevant data are additional inhomogeneity aspects. In particular, the sourcing possibilities are limited due to very high availability requirements during operation in industrial- and urban areas. This work shows how inhomegenities can be solved by a function oriented modelling approach utilizing data processing rules of the evidence theory. The generated assessment results allow comparability between the different types and therefore the maintenance or replacement decisions can be prioritized objectively taking into account budget restrictions. The application of assessment measures was conducted with 66 bays of above mentioned substations which allows concluding practical utilizability in the field. Moreover, it is shown that even older substations show a good condition and the individual, type independent assessment leads to a better utilization and therefore economic advantages for distribution system operators. Due to availability requirements of the GIS the minimal invasive approach is of special importance. This is described in more detail by means of diagnostic processes with other information sources. The reader may expect the comprehensive description of a type independent, minimal invasive condition assessment method for GIS from development to the application on use cases