Faseroptische Messtechnik zur Online-Überwachung und Diagnostik bei großen Generatoren in Kraftwerken

Abstract:
Der Generator hat als kapitalintensive, nicht redundante Kernkomponente des Kraftwerkes eine besondere Bedeutung für die Verfügbarkeit und somit Kosteneffizienz der Anlage. Wenn es gelingt, Veränderungen an den Komponenten des Generators durch betriebsbegleitende Langzeitdiagnostik frühzeitig zu erkennen, können teure Spontanausfälle weitgehend verhindert werden. Für die Online-Überwachung wichtiger Generatorkomponenten werden zum Erfassen aussagekräftiger Kennwerte spezielle optische Messtechniken eingesetzt, wenn die Messaufgabe mit herkömmlicher Sensorik nicht zu erfüllen ist. Lichtwellenleiter mit entsprechenden Glasfasersensoren werden durch Hochspannung und starke Magnetfelder nicht gestört. Da sie keine metallischen Leitungen oder Bauelemente enthalten, können sie direkt auf Hochspannungspotential installiert werden, ohne die elektrische Festigkeit zu beeinflussen. Mit faseroptischen Beschleunigungsaufnehmern werden Wickelkopfschwingungen am Generatorständer überwacht. Optische Sensoren mit Faser-Bragg-Gittern (FBG) werden für Dehnungs- und Temperaturmessungen an Isoliermaterialien auf Hochspannungspotential eingesetzt. Durch Verwendung von piezoelektrischen und magnetostriktiven Basismaterialien zusammen mit FBG-Sensoren können auch hohe elektrische und magnetische Wechselfelder an Generatorwicklungen mit guter Messempfindlichkeit und ohne Beeinträchtigung der Betriebssicherheit erfasst werden. Auffällige Maschinenzustände werden somit frühzeitig erkannt und es können entsprechen Maßnahmen eingeleitet werden.