Das Problem – Kohlebürsten als Risiko- und Wartungstreiber
Im Jugendstil-Kraftwerk Steyrdurchbruch wurden die vier historischen Generatoren bislang über Kohlebürsten erregt – entweder über Gleichstromerregermaschinen mit Kollektor oder über Kohlebürsten und Schleifringe am Polrad. Durch den Verschleiß dieser Bürsten entsteht feiner, leitfähiger Kohlestaub, der sich in den Generatoren verteilt und sich in feinen Rissen der Wicklungsisolation ablagert.
Diese Risse entstehen durch Temperaturwechsel und die unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Kupfer, Eisen und Isoliermaterial, wodurch es zu Relativbewegungen der Materialien kommt. Lagert sich dort Kohlestaub ein, sinken die Isolationswiderstände, das Risiko für Wicklungsschäden, Lichtbögen und im Extremfall einen Maschinenbrand steigt deutlich und erfordert häufige Reinigung sowie aufwändige Maßnahmen wie das Nachimprägnieren der Wicklungen mit Kunstharz.
Für den Betreiber bedeutet das hohe Wartungskosten, erhöhte Ausfallgefahr und ein dauerhaftes Betriebsrisiko – gerade in einem denkmalgeschützten Traditionskraftwerk, das gleichzeitig zuverlässig Grünstrom liefern soll.
Die Lösung – Unsere Umrüstung auf bürstenlose Erregung mit rotierendem Gleichrichter
Um den Generatoren ein zukunftssicheres Erregersystem zu geben, haben wir die drei baugleichen Siemens‑Schuckert‑Generatoren und den ELIN‑Generator auf bürstenlose Erregung umgerüstet. Dabei haben wir den mechanischen Gleichrichter (Kollektor) der bisherigen Gleichstromerregermaschinen durch einen integrierten rotierenden Diodengleichrichter ersetzt, der die Erregerenergie direkt ins Polrad einspeist. Wir nutzen die vorhandene Gleichstromwicklung weiter, zapfen sie an definierten Punkten an und führen den Strom über mitrotierende Siliziumdioden, sodass Kohlebürsten, Schleifringe und Kollektor vollständig entfallen.
Diese Lösung ist technisch hochwertig und zugleich deutlich kostengünstiger als eine komplette Neuwicklung der Erregermaschine auf Drehstrom, da wir die intakte Rotorwicklung weiterverwenden. Da die alten Generatoren konstruktiv über ausreichende Reserven verfügen, konnten wir den Diodengleichrichter im Polrad unterbringen; die größte Herausforderung war die sichere Verbindung vom Gleichrichter zur Polradwicklung, wofür wir die Generatorwelle vor Ort durchbohrt und die Erregerleitung durch das Lager geführt haben.
Ergänzend haben wir neue Spannungs- und cos‑Phi‑Regler installiert und diese in das Kraftwerksleitsystem eingebunden, um Spannung und Blindleistung automatisiert und präzise regeln zu können.
Kundennutzen – Mehr Betriebssicherheit, weniger Kosten, Werterhalt
Mit der bürstenlosen Erregung eliminieren wir Kohlebürsten, Kollektor und Schleifringe als verschleißanfällige und verschmutzungsintensive Komponenten und senken die leitfähige Staubbelastung im Generator drastisch.
Dadurch verlängern sich die Wartungsintervalle deutlich, Stillstände und Störanfälligkeit nehmen ab und das Risiko von Wicklungsschäden und Maschinenbränden sinkt spürbar – ein klarer Zugewinn an Sicherheit und Verfügbarkeit im Dauerbetrieb. Gleichzeitig erhalten wir die Substanz der langsam laufenden, robust ausgelegten Altgeneratoren, die mit großen thermischen Reserven und jahrzehntelanger Laufzeit ein Qualitätsniveau bieten, das moderne, schnelllaufende Standardgeneratoren mit Getriebe oft nicht mehr erreichen.
Die Kosten für den Umbau auf Bürstenlosigkeit liegen etwa in der Größenordnung einer Komplettrevision und betragen nur rund 10–20% der Investition in eine neue Maschine, sodass sich diese Modernisierung wirtschaftlich eindeutig rechnet. Auf Basis robuster, standardisierter Industriebauteile wie Siliziumdioden und Überspannungsableitern schaffen wir ein zuverlässiges, wartungsarmes und zukunftsfähiges Erregersystem, das den Betrieb der bestehenden Generatoren dauerhaft stabilisiert und ihren technischen Wert nachhaltig steigert.
