Case Study: Wireless-Retrofit zur Erkennung von Mikro-Leckagen
Dank spezialisierter Algorithmen und langjähriger Erfahrung in der Überwachung von Energieversorgungssystemen erkennt Gomero — gemeinsam mit Trafag-Dichtesensoren — Mikro-Leckagen in Hochspannungsschaltanlagen. Dies ermöglicht es Kunden, eine optimale, bedarfsgerechte Wartung durchzuführen. Die entscheidenden Erfolgsfaktoren sind Gomerós Algorithmen sowie die Zuverlässigkeit, Genauigkeit und Stabilität der Trafag-Dichtesensoren. Ein weiterer maßgeblicher Faktor war die offene, effiziente und professionelle Zusammenarbeit sowie die hervorragende Unterstützung, die Gomero von Trafag und Regal erhielt. Dieses Interview gibt Einblicke in die Zusammenarbeit zwischen Gomero, Regal und Trafag mit Aftermarket-Kunden.
«Seit 2008 ist die Trafag AG ein vertrauenswürdiger Lieferant für Regal Components und hat über die Jahre eine starke und enge Partnerschaft aufgebaut. Die zuverlässigen, hochwertigen Sensoren von Trafag spielen eine entscheidende Rolle für Gomero, da sie eine präzise Datenerfassung für ihre innovativen Systemlösungen ermöglichen.»
Maximilian Grudin, Sales Manager Regal
Gomero hat eine innovative Lösung zur Überwachung von Isoliergas-Leckagen entwickelt. Was machte die Zusammenarbeit mit Trafag für Ihr System so wertvoll?
Malin (Gomero): «Die Zusammenarbeit mit Trafag war auf mehreren Ebenen wertvoll. Sie wurden uns von unseren Kunden empfohlen, was uns von Anfang an großes Vertrauen gab. Trafag verfügt zudem über langjährige Markterfahrung, was für ihre Zuverlässigkeit spricht. Ihre Sensoren sind robust und halten eine hohe Qualität, genau das, was wir benötigen. Wir haben ihre Leistung validiert, und sie liefern konstant hervorragende Ergebnisse.»
Maximilian (Regal): «Seit 2008 ist die Trafag AG ein vertrauenswürdiger Lieferant für Regal Components und hat über die Jahre eine starke und enge Partnerschaft aufgebaut. Die zuverlässigen, hochwertigen Sensoren von Trafag spielen eine entscheidende Rolle für Gomero, da sie eine präzise Datenerfassung für ihre innovativen Systemlösungen ermöglichen.»
Malin: «Ein entscheidender Bestandteil war auch die Unterstützung, die wir über Regal erhalten haben. Sie brachten technisches Fachwissen ein und halfen uns, Kundenanforderungen sowie Installationsvorgaben für unterschiedliche Hersteller und Modelle zu verstehen. Ihr Engagement war von unschätzbarem Wert und hat dazu beigetragen, dass unsere Gesamtlösung für den Kunden nahtlos funktioniert. Genau diese Art der Zusammenarbeit, bei der alle Beteiligten gemeinsame Verantwortung übernehmen, ermöglicht es uns, die bestmögliche Lösung zu liefern.»
Die Gasdichtesensoren bilden zusammen mit den von Ihnen entwickelten KI-gestützten Softwarealgorithmen die Grundlage für die Erkennung von Mikro-Leckagen. Können Sie bitte kurz erklären, wie das funktioniert?
Malin: «Unsere Lösung basiert auf der Datenerfassung, dem Herausfiltern von Störeinflüssen durch Temperatur und andere externe Faktoren sowie auf unserer Felderfahrung, um zu verstehen, welche Parameter Messungen beeinflussen und wann der beste Zeitpunkt für diese ist. Durch Filterung und KI-Algorithmen können wir reale Leckagen von natürlichen Schwankungen unterscheiden. Es geht darum, Messwerte im Kontext zu interpretieren, da die Gasdichte von Faktoren wie Wetter, Sonneneinstrahlung und der Häufigkeit der Schaltvorgänge beeinflusst wird. Sensorwerte allein reichen nicht aus; wir müssen natürliche Störeinflüsse herausfiltern, um tatsächliche Mikro-Leckagen zu identifizieren. Genau das ermöglicht unsere Lösung.»
Andreas (Trafag): «Eine besondere Herausforderung, die Gomero sehr erfolgreich gelöst hat, sind die kleinen Schwankungen im Tagesverlauf aufgrund von Änderungen der Umgebungstemperatur. Während dieser Temperaturänderungen erwärmt sich die Schaltanlage nicht gleichmäßig; vielmehr reagieren bestimmte Bereiche schneller auf Temperaturänderungen als andere. Die ungleichmäßige Temperaturverteilung in der Gaskammer, in der der Druck überall gleich ist, führt dazu, dass die lokale Gasdichte variieren kann, bis wieder stationäre thermische Bedingungen herrschen.»
Was war der entscheidende technische Grund für die Wahl des Trafag-Gasdichtesensors?
Malin: «Neben der Tatsache, dass die Sensoren von Trafag robust und zuverlässig sind, war ihre technische Lösung ausschlaggebend. Die Sensoren messen sowohl Temperatur als auch Gasdichte, und wir können auf Systemebene eine auf das jeweilige Gas angepasste Formel verwenden, um die Dichte in Druck umzuwandeln. Das bedeutet, dass wir verschiedene Gase und Mischungen unterstützen können, ohne die Sensoren vor Ort austauschen zu müssen. Alle Konfigurationen erfolgen zentral, was große Flexibilität bietet und die Lösung sehr skalierbar und kosteneffizient macht.»
Maximilian: «Unsere Hauptaufgabe bestand darin, Gomero bei der Bewertung der verfügbaren Optionen zu unterstützen und die nahtlose technische Integration des Sensors in ihr System sicherzustellen. Die Lösung von Trafag erfüllte alle technischen Anforderungen und konnte problemlos in das Überwachungssystem von Gomero implementiert werden. Die Kombination aus Dichte- und Temperaturmessung sowie zentralen Konfigurationsmöglichkeiten machte sie zu einer technisch robusten und zukunftssicheren Wahl.»
Johannes (Trafag): «Aus kommerzieller und strategischer Sicht ist eine der größten Stärken von Trafag die Kombination aus bewährter technischer Zuverlässigkeit und globaler Verfügbarkeit. Unsere Sensoren genießen das Vertrauen aller großen OEMs und liefern weltweit eine gleichbleibend hohe Qualität, was Partnern wie Gomero das Vertrauen gibt, ihre Lösungen ohne Requalifizierung oder komplexe Beschaffungsprozesse zu skalieren. Diese Kombination aus robuster Technologie, Flexibilität und enger Zusammenarbeit machte die Partnerschaft zu einer naheliegenden Entscheidung.»
Warum sind stabile, driftfreie Gasdichtesensoren so wichtig?
Malin: «Langzeitstabilität ist entscheidend, wenn kleine Veränderungen erkannt werden sollen. Wir müssen darauf vertrauen können, dass ein abweichender Wert tatsächlich auf eine Leckage zurückzuführen ist und nicht auf die Eigendrift des Sensors. Wenn wir Außeneinsätze reduzieren und eine kosteneffiziente Überwachung anbieten wollen, benötigen wir Sensoren, die zuverlässig funktionieren, ohne regelmäßige Kalibrierung. Andernfalls riskieren wir Fehlalarme oder übersehene Leckagen – und damit verliert die Fernüberwachung ihren gesamten Mehrwert.»
Andreas: «Da die überwachte Infrastruktur in Hochspannungsnetzen über viele Jahre – oft Jahrzehnte – betrieben wird, sind driftfreie Sensoren für das Zustandsmonitoring entscheidend. Selbst eine geringe Drift eines Sensors summiert sich im Laufe der Zeit auf ein Niveau, das eine Neukalibrierung oder einen Austausch unvermeidlich macht. Im Gegensatz zu herkömmlichen Drucksensoren basieren Trafag-Dichtesensoren auf dem driftfreien Quarz-Stimmgabel-Messprinzip, was sie zur idealen Wahl für diese Anwendung macht.»
Kann Ihr System auch Mikro-Leckagen von alternativen Gasen erkennen?
Malin: «Da wir die Gasdichte auf Systemebene in Druck umwandeln, können wir die Algorithmen für verschiedene Gase und Mischungen anpassen. SF6 ist am weitesten verbreitet, aber in kälteren Klimazonen werden manchmal Stickstoffmischungen verwendet, um bei sehr niedrigen Temperaturen bessere Isolationseigenschaften zu erzielen. Die Sensoren von Trafag liefern uns den Dichtewert, und wir verwenden für jedes Gas die passende Formel. So können wir dieselbe Hardware und dieselben Algorithmen einsetzen, was die Lösung sehr flexibel macht.»
Andreas: «Die Dichtesensoren von Trafag verfügen konstruktionsbedingt über einen sehr großen Messbereich, und das Messprinzip ist vollständig unabhängig vom jeweiligen Gas. Das generische Sensorsignal kann entweder – wie bei Gomero – in der Monitoring-Software in die gasspezifische Dichte umgerechnet oder direkt im Dichtesensor verarbeitet werden. Zusätzlich liefern Sensoren mit digitalem Ausgang die Sensortemperatur, die wertvolle Informationen über die Umgebungsbedingungen geben kann.»
Welche Vorteile sehen Ihre Kunden bei der Implementierung Ihrer Lösung, und was können Netzbetreiber künftig davon erwarten?
Malin: «Unsere Lösung ist skalierbar und einfach erweiterbar. Sobald die Technologie implementiert ist, lassen sich zusätzliche Signale und Sensoren schnell anbinden, ohne für jede neue Anwendung von vorne beginnen zu müssen. Kunden erhalten schneller und präziser Informationen über ihre Anlagen, sodass sie proaktiv handeln und Wartungen besser planen können. Gleichzeitig reduziert sich der Bedarf an physischen Vor-Ort-Eingriffen. Dadurch wird der Übergang von traditioneller, reaktiver Wartung zu datengetriebener und bedarfsorientierter Überwachung ermöglicht – etwas, das angesichts steigender Anforderungen an Robustheit und Nachhaltigkeit in Energiesystemen zunehmend an Bedeutung gewinnt.»
Maximilian: «Meiner Erfahrung nach legen Netzbetreiber großen Wert auf Lösungen, die ungeplante Ausfallzeiten minimieren und den Bedarf an Vor-Ort-Einsätzen reduzieren. Sie schätzen außerdem Systeme, die sich mit ihren Anforderungen weiterentwickeln können, ohne kostspielige Hardwareaustausche zu erfordern. Der Ansatz von Gomero, kombiniert mit der Sensortechnologie von Trafag, schafft Vertrauen, dass die datenbasierten Entscheidungen auf präzisen und zuverlässigen Informationen beruhen – ein entscheidender Faktor auf dem Weg zu vorausschauender, datengetriebener Wartung.»
Johannes: «Der Ansatz von Gomero zeigt genau das, was wir bei Trafag an starken Partnerschaften schätzen: Agilität, Transparenz und einen gemeinsamen Fokus auf den Kundennutzen. Gemeinsam mit unserem globalen Partnernetzwerk, einschließlich Regal, gewährleisten wir schnelle lokale Unterstützung und langfristige Versorgungssicherheit. Für Netzbetreiber bedeutet dies zuverlässige Daten, weniger Vor-Ort-Einsätze und eine nachhaltige, zukunftssichere Lösung. Diese Kombination aus bewährter Technologie und lokaler Expertise macht Trafag für viele OEMs und Systemintegratoren weltweit zum bevorzugten Lieferanten.»
Welche Entwicklungen erwarten Sie allgemein in den kommenden Jahren im Bereich der SF6-Überwachung?
Malin: «Die SF6-Überwachung wird immer wichtiger, insbesondere angesichts strengerer Umweltanforderungen und der sogenannten EU-F-Gas-Verordnung. Dadurch steigt der Bedarf an besseren Werkzeugen zur Überwachung und Minimierung von Emissionen. Mit zuverlässigen Sensoren und KI-basierter Analyse können wir ein völlig neues Niveau der Überwachung anbieten, einschließlich der Erkennung von Mikro-Leckagen, was zuvor sehr schwierig war. Durch die Erfassung großer Datenmengen und deren kontextbezogene Analyse gewinnen wir tiefere Einblicke und können gezielter handeln. Unsere Lösung ist zudem retrofit-fähig, das heißt, sie kann ohne größere Modifikationen in bestehenden Anlagen implementiert werden. Wir sehen eine klare Entwicklung hin zu intelligenteren Systemen, bei denen mehr Daten im Laufe der Zeit zu noch höherer Präzision und größerem Mehrwert führen.»
Andreas: «Die Netzinfrastruktur vieler Länder ist seit mehreren Jahrzehnten in Betrieb. Um ihre Lebensdauer zu verlängern und gleichzeitig die Betriebskosten durch optimierte Wartungs- und Serviceintervalle zu senken, möchten Netzbetreiber alle Anlagen enger und mit Live-Daten überwachen. Wir sehen eine deutlich steigende Nachfrage nach elektronischen Dichtesensoren und hybriden Dichtewächtern, die genau diese kontinuierliche Überwachung ermöglichen. Elektronische Dichtesensoren sind ideal für Retrofit-Projekte, bei denen die Betriebssicherheitsschalter des ursprünglichen Dichtewächters weiterverwendet werden, während hybride Dichtewächter typischerweise für Neuanlagen eingesetzt werden und sowohl die Betriebssicherheitsfunktionen mit mechanischen Schaltausgängen als auch die kontinuierliche Überwachung für präventive Wartung abdecken.»
Maximilian: «Mit Blick auf die Zukunft erwarte ich, dass die SF6-Überwachung stärker vernetzt und datengetrieben wird, mit tieferer Integration in digitale Asset-Management-Systeme und einem wachsenden Fokus auf prädiktive Analytik zur Vermeidung von Ausfällen, bevor sie auftreten. Während die Branche auf SF6-Alternativen und Gasgemische umstellt, wird die Nachfrage nach flexiblen Sensoren, die mehrere Gase ohne Hardwareänderungen handhaben können, rasch steigen. Die driftfreie Sensortechnologie von Trafag auf Basis von Quarz-Stimmgabeln, kombiniert mit der Lösung von Gomero, erfüllt diese Anforderungen bereits heute und bietet Betreibern von Anfang an einen zukunftssicheren Ansatz.»
Johannes: «Wir sehen klar, dass sich der Markt in Richtung stärker digitaler, vernetzter und nachhaltiger Überwachungslösungen bewegt. Die Rolle von Trafag besteht darin, das stabile technologische Rückgrat dieses Wandels zu sein und gleichzeitig agil und reaktionsschnell gegenüber den Bedürfnissen unserer Partner zu bleiben. Mit unseren hybriden und elektronischen Dichtesensoren unterstützen wir sowohl Retrofit-Projekte als auch Neuanlagen und gewährleisten einen reibungslosen Übergang zur datengetriebenen Wartung. Die enge Zusammenarbeit mit führenden OEMs und Lösungsanbietern wie Gomero ermöglicht es uns, schnell auf neue Gastypen und regulatorische Anforderungen zu reagieren und Versorgungsunternehmen dabei zu helfen, ihre Umwelt- und Betriebsziele effizient zu erreichen.»
Über Gomero
Gomero ist ein schwedisches Technologieunternehmen, das sich auf intelligente Systeme und Dienstleistungen für den Energiesektor spezialisiert hat. Gomero entwickelt Lösungen für die vorausschauende Wartung von Energiesystemen und Infrastrukturen. Sensoren und Datenanalysen werden eingesetzt, um Zustände zu erfassen und zu bewerten, damit Wartungsmaßnahmen planbar und effizient werden. Die Technologie wird unter anderem in Stromnetzen eingesetzt, um Ausfälle zu verhindern und die Lebensdauer von Anlagen zu verlängern.
Über Regal
Regal ist eine Tochtergesellschaft der Axel Johnson International und spezialisiert auf die Entwicklung, Produktion und Systemintegration hochwertiger Sensor- und Elektroantriebslösungen für Maschinen und Fahrzeuge. Regal ist bekannt für seine kundenspezifischen Lösungen, die sich flexibel in industrielle Anwendungen integrieren lassen.
Der Dichtesensor wird über eine anpassbare Prozessanschlussverbindung (A) an die gasgefüllte Druckkammer (B) montiert und ist mit einem Filterelement (C) gegen aggressive Nebenprodukte geschützt. Trafag-Dichtesensoren arbeiten nach dem Prinzip des Vergleichs der konstanten Resonanzfrequenz eines Quarzoszillators im Vakuum (D) mit der Resonanzfrequenz eines identischen Quarzoszillators, der vom Isoliergas umgeben ist (E). Gase unterschiedlicher Dichte beeinflussen die voreingestellte Resonanzfrequenz des vom Isoliergas umgebenen Quarzoszillators. Die Ansprechzeit zur Erkennung von Dichteänderungen liegt unter 10 ms. Die Verschiebung der Resonanzfrequenz ist proportional zur Dichte des gemessenen Isoliergases und wird von der Elektronik des Sensors ausgewertet (F). Die Auswertelektronik umfasst einen zusätzlichen Temperatursensor. Das Messsignal wird über wählbare elektrische Ausgangsanschlüsse bereitgestellt (G).
Die Aufzeichnung der Dichtemessung zusammen mit der Temperatur zeigt, dass die Dichtemessung im Tagesverlauf aufgrund von Temperaturänderungen ebenfalls schwankt. Selbst in einer Halle mit sehr geringen Temperaturschwankungen ist das Dichtesignal nicht vollständig konstant. Die Software von Gomero glättet diese Schwankungen (grüner Bereich) mithilfe spezieller Algorithmen, die sowohl die gemessene Temperatur als auch weitere Parameter berücksichtigen.
Die Grafik zum Jahresverlauf zeigt, dass in der Kammer keine Leckagen vorhanden sind. Die mit täglichen und saisonalen Temperaturänderungen verbundenen Schwankungen im Sensorsignal werden durch die Gomero-Software geglättet, was darauf hinweist, dass keine Leckagen vorliegen.
Die in dieser Kammer erkannte Leckage ist deutlich kleiner als die täglichen und saisonalen Variationen, die durch Temperaturänderungen verursacht werden. Das Erkennen dieser Mikro-Leckagen erfordert nicht nur ausgefeilte Algorithmen, sondern auch absolut driftfreie Sensoren wie den Trafag-Dichtesensor 8775 als unverzichtbare Grundlage.
Das Gomero-Überwachungssystem lässt sich sehr schnell installieren, da das gesamte sicherheitskritische Dichteüberwachungssystem unangetastet bleibt. Erforderlich ist lediglich ein Anschluss (A) für den Trafag-Dichtesensor (B) in der Gaskammer sowie eine Montageoption für das Gomero-Funkmodul (C), an das der Trafag-Dichtesensor angeschlossen wird. Das System kann mit minimalen Auswirkungen auf den Betrieb erweitert werden.
Wenn sich die Gaskammer der Schaltanlage im Tagesverlauf erwärmt, z. B. bei Sonnenaufgang, erwärmt sie sich nicht gleichmässig, sondern variiert je nach Sonneneinstrahlung, Verteilung der thermischen Masse und Wärmeübergangskoeffizienten. Das bedeutet, dass während der transienten Phase innerhalb der Kammer unterschiedliche Temperaturen vorherrschen. Da jedoch der Druck überall in der Kammer gleich ist, führt dies zu lokal unterschiedlichen Dichten. Der Trafag-Dichtesensor misst die lokale Dichte an einem bestimmten Punkt. Dieser gemessene Wert kann von einem mit einem Druckmanometer gemessenen Druckwert abweichen, der anhand der Temperatur (an einer anderen Stelle gemessen) in eine Dichte umgerechnet wird. Aufgrund der inhomogenen Dichteverteilung in der Kammer während der Temperaturänderung, die sich auch in der transienten Phase verändert, kann „die Dichte“ aus physikalischen Gründen im unstationären Zustand nicht durch lokale Sensoren bestimmt werden.
In der Praxis ist dies meist nicht erforderlich, da die sicherheitsrelevante Dichteüberwachung üblicherweise mit einem mechanischen Dichtewächter durchgeführt wird, der den Kammerdruck mit dem Druck in einer Referenzkammer vergleicht und daher nicht empfindlich auf die inhomogene Dichteverteilung in der Anlagenkammer reagiert. Dichtesensoren, die lokale Dichten messen, werden typischerweise für die kontinuierliche Überwachung eingesetzt, um langfristige Trends zu erkennen. Daher ist es besonders wichtig, dass die Werte reproduzierbar und driftfrei sind, um selbst die kleinsten Veränderungen in der Kammer unter konstanten Bedingungen erkennen zu können. Der grosse Vorteil der direkten Dichtemessung mittels Trafag-Prinzip mit einem Quarzoszillator gegenüber der Druck-Temperatur-Messung besteht darin, dass sie — im Gegensatz zu Druck- und Temperatursensoren — driftfrei ist.
