Leistungsprüfungen von Weltklasse im ABB-Hochspannungslabor

Superschnelle Abtastraten mit dem Messverstärkersystem Genesis HighSpeed

Das ABB-Hochspannungslabor in Ludvika, Schweden, testet nahezu alle Hochspannungsprodukte des internationalen Industriekonzerns ABB. Geprüft werden Schaltanlagen, Hochspannungs-Schutzschalter und Transformatoren - in unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung und in Routineprüfungen der Endprodukte. Im Rahmen der Tests werden die Produkte extremen Beanspruchungen in Form von Strom und Spannung ausgesetzt und die Prüfdaten in kurzen Zeitabständen erfasst. Dafür werden hochentwickelte Prüf- und Messgeräte eingesetzt, z.B. das Messsystem Genesis HighSpeed von HBM mit der Software Perception.

Seit 1933, als dort der zu dieser Zeit größte Kurzschlussgenerator der Welt stand, ist Ludvika die zentrale Stelle für Prüfungen von ABB-Hochspannungsprodukten. Bis heute bleibt Ludvika weltweit führend auf diesem hoch spezialisierten Gebiet. Die Anlage verfügt über zwei robuste Kurzschlussgeneratoren, die zusammen 4.000 MVA Leistung für direkte Prüfungen liefern können. Für synthetische Tests sind sogar 75.000 MVA möglich.

Zerstörende Prüfungen

"Wir arbeiten mit extrem hohen Strömen und Spannungen. Viele unserer Prüfungen sind zerstörend, d.h. nach dem Test ist von den Produkten nicht viel übrig. Und ohne ein bisschen Feuerwerk kann man Hochspannungsprodukte offensichtlich nicht prüfen. Dennoch muss der Test funktionieren, so dass alles, was in einem kurzen Moment passiert, perfekt dokumentiert ist. Wir brauchen eine genaue, detaillierte Kurve, die den Prozess beschreibt," sagt Kjell Korhonen, Leitender Ingenieur und Spezialist für Messtechnik und Steuerungssysteme im ABB-Hochspannungslabor in Ludvika.

Messsysteme in der Entwicklung

Kjell Korhonen, Leitender Ingenieur und Spezialist für Messtechnik und Steuerungssysteme im ABB-Hochspannungslabor in Ludvika, wo im Durchschnitt zwei Hochspannungsprüfungen täglich durchgeführt werden - das ganze Jahr über.

Die extremen Beanspruchungen und hohen Abtastraten von bis zu 100 MS pro Sekunde stellen ganz klar eine große Herausforderung für die eingesetzten Werkzeuge dar. Bereits in den 1980er Jahren leistete ABB Pionierarbeit in der Entwicklung von digitalen Prüfdatensystemen. Diese frühe Arbeit entwickelte sich zur Grundlage dessen, was heute ein kommerzielles Produkt geworden ist - die Produktfamilie Genesis HighSpeed von HBM für transiente Datenerfassung. Bei der Weiterentwicklung des Systems - nun in seiner neunten Generation - arbeitet ABB noch immer eng mit HBM zusammen.

"Wichtig ist uns, dass das System durch ein Wirtschaftsunternehmen mit einer Vielzahl anderer Nutzer weiterentwickelt wird und dass wir Zugang zu Support und Updates erhalten. Wir setzen nun Genesis und Perception in allen unseren Labors ein und sind fortlaufend im Dialog mit HBM, wenn es um Verbesserungen geht. Es ist gut zu wissen, dass uns ein einheitlicher und effektiver Satz von Werkzeugen zur Verfügung steht, der kontinuierlich aktualisiert wird," ergänzt Kjell Krohonen.

Flexibles System

Das Labor hat Zugriff auf vier Racks des Messsystems Genesis HighSpeed. Das System ist flexibel, da die erforderlichen Module direkt in das Rack eingesteckt werden können. Für umfangreichere Tests können mehrere Racks kombiniert werden.

Jedes Rack bietet Platz für eine Empfangseinheit mit jeweils vier Kanälen. Die Kanäle sind über Glasfaserkabel an Digitalisierer angebunden, die das analoge in ein digitales Signal umwandeln und zur weiteren Prüfung und Verarbeitung an die Software Perception weitergeben. Labor und Prüfanlagen in Ludvika werden von circa 30 hoch qualifizierten Ingenieuren in zwei Schichten genutzt.

Erfüllen internationaler Normen

Im Hochspannungslabor von ABB werden nahezu alle ABB-Hochspannungsprodukte in unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung und in Bauartprüfungen der Endprodukte getestet. Die Abbildung zeigt einen Teil des Testaufbaus in der Halle für synthetische P

Nahezu alle Hochspannungsprodukte von ABB werden in unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung und in Routineprüfungen der Endprodukte getestet. Dies bedeutet, dass durchschnittlich zwei Hochfrequenzprüfungen pro Tag durchgeführt werden - das ganze Jahr über. Eine Prüfung kann ein paar Stunden oder eine Woche lang dauern und 1.000 Megabyte an Daten erzeugen. Diese Daten werden für mindestens zehn Jahre von ABB gespeichert.

Alle Prüfungen werden gemäß internationalen und regionalen Normen durchgeführt und auch das Labor selbst unterliegt unabhängigen Qualitätsprüfungen durch die schwedische Akkreditierungsstelle Swedac. Ein weiteres Qualitätsmerkmal ist die Mitarbeit in Gremien wie der SATS (Scandinavian Association for Testing of Electric Power Equipment) und ihrer internationalen Dachorganisation der STL (Short-Circuit Testing Liaison). Alle Prüfungen müssen streng gemäß den Normen durchgeführt werden, andernfalls können die im Labor geprüften Geräte nicht zertifiziert werden.

Globales Know-how

"Kontinuität ist von entscheidender Bedeutung für unsere Arbeit. Wir müssen an Tausende von Dingen denken, die bei einer Prüfung möglicherweise schief gehen können - Verkabelung, Fehler, Aufstellung der Messgeräte. Oft haben wir nur einmal die Möglichkeit ein Produkt zu testen - und das Ganze ist innerhalb weniger Sekunden vorbei. Dabei können wir es uns nicht leisten Daten zu verlieren. Daher ist unsere jahrelange Erfahrung ein klarer Pluspunkt und wir arbeiten hart daran, geeignete Fachkräfte zu rekrutieren und unsere Mitarbeiter zu schulen, die aus der ganzen Welt in Ludvika zusammenkommen."

Gefahr für die Messgeräte

Auch das Hochspannungslabor von ABB ist nicht 100% ohne Risiko. Hochströme und Hochspannungen können das System außer Gefecht setzen; im schlimmsten Fall kann es sein, dass empfindliche Komponenten - z.B. die zum Messen von Netzgrößen wie Strom, Spannung, Druck oder Bewegung verwendeten Sensoren und die Digitalisierer, die die Signale wandeln - ausbrennen und ersetzt werden müssen. Die vier Racks für das Messsystem Genesis HighSpeed bieten dank der einzigartigen galvanischen Trennung eine lange Lebensdauer. Über Glasfaser sind die Racks im Steuerraum an Digitalisierer angebunden, was sowohl die Racks als auch das Bedienpersonal vor Hochspannung schützt.

Höhere Standards

"Um unseren Vorsprung zu halten und immer auf dem Stand der Technik zu bleiben, müssen wir unsere Geräte kontinuierlich aktualisieren; die Herausforderung ist jedes Mal groß, wenn auf die nächste Generation von Messsystemen umgestellt wird. Wir müssen ständig die Messgenauigkeit verbessern. Auch geben wir unser Bestes, um permanent zu wachsen - hinsichtlich unseres Volumens und der Fähigkeit, mehr Prüfobjekte auf neue Art und Weise zu testen. Größen wie Strom und Spannung werden wir immer messen müssen; in Zukunft werden jedoch neue Tests hinzukommen. So werden wir z.B. eines Tages Bewegung in einem berührungslosen Vorgang messen wollen," prognostiziert Kjell Korhonen.

Messdatenerfassungssystem Genesis HighSpeed

Eines von vier Racks des modularen Messsystems Genesis HighSpeed im Hochspannungslabor von ABB: ABB kann Daten von bis zu 32 Kanälen gleichzeitig aufzeichnen.
Ein am Fuß eines ABB-Spannungsteilers angeschlossener Isolierter Digitalisierer HV6600 von HBM während einer Prüfung im Labor in Ludvika.

Genesis HighSpeed ist ein System für das schnelle Erfassen von Prüfdaten. Die Familie der Genesis HighSpeed-Produkte kann mit Abtastraten von bis zu 100 MS pro Sekunde pro Kanal arbeiten - und das mit mehreren Kanälen. Da das System auf modularen Plattformen basiert, kann alles entsprechend einer speziellen Anwendung konfiguriert werden.

Die Software Perception verarbeitet große Datenmengen schnell und zuverlässig. Mit Perception können 10 Gigabyte Daten in 10 Sekunden auf einem PC angesehen werden.

Mit der Option CSI verarbeitet die Software Perception große Datenmengen schnell und zuverlässig

Stimme des Kunden

"Wir setzen nun Genesis und Perception in allen unseren Labors ein und sind fortlaufend im Dialog mit HBM, wenn es um Verbesserungen geht. Es ist gut zu wissen, dass uns ein einheitlicher und effektiver Satz von Werkzeugen zur Verfügung steht, der kontinuierlich aktualisiert wird."

Kjell Korhonen, Leitender Ingenieur und Spezialist für Messtechnik und Steuerungssysteme im ABB-Hochspannungslabor in Ludvika

Vorteile mit HBM

  • Sicheres Speichern und Dokumentieren von Testdaten - selbst bei höchsten Abtastraten
  • Verlässliche Datenerfassungstechnologie - gerade dann, wenn Sie sich den Verlust von Daten nicht leisten können
  • Extrem lange Lebensdauer der Messinstrumente dank galvanischer Isolation
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