Die Auswahl der richtigen Prüfgeräte für Teilentladungen an Transformatoren, Hochspannungskabeln, GIS-Anlagen oder rotierenden Maschinen ist keine einfache Entscheidung. Das korrekte Prüfverfahren, die Empfindlichkeit und die Konformitätsnorm hängen vollständig von der Anlagenart und den Betriebsbedingungen ab. Dieser Leitfaden bietet Ihnen einen umfassenden Überblick – von den grundlegenden Messschaltungen nach IEC 60270 bis hin zur Normenrevision 2025 – damit Sie die richtigen Geräte sicher auswählen können.
Was ist ein Prüfgerät für Teilentladungen? (Kurzübersicht)
Teilentladungen (TE) sind lokale elektrische Entladungen, die die Isolation zwischen zwei oder mehr Leitern eines elektrischen Geräts teilweise überbrücken. Die Norm IEC 60270 definiert TE als wichtiges und anerkanntes Diagnoseverfahren für Isolationsschäden an allen Arten von Hochspannungsgeräten. Unbehandelte TE-Aktivität führt zu mittel- bis langfristiger Erosion der Isolation zwischen Hoch- und Niederspannungsleitern. Dieser inakzeptable Zustand kann zu schwerwiegenden Ausfällen von elektrischen Anlagen führen.
Ein nach IEC 60270 genormtes Teilentladungsmessgerät besteht aus fünf wesentlichen Komponenten, die zusammenarbeiten, um die scheinbare Ladung einzelner Entladungsimpulse in Pikocoulomb (pC) zu erfassen und zu messen. Professionelle industrielle Teilentladungsmessungen liegen im Allgemeinen im Bereich von unter 1 pC für präzise Diagnosen in Testumgebungen bis hin zu Zehntausenden oder Hunderttausenden von pC für die Felddiagnose gealterter Geräte.
IEC 60270 Teilentladungsprüfsystem – 5 Kernkomponenten
| Komponente | Funktion | Schlüsselspezifikation |
|---|---|---|
| Hochspannungsprüfquelle | Schaltet das Prüfobjekt (DUT) auf die zu prüfende Spannung ein. | Niedrige PD-Hintergrundkonzentration (<1 pC bevorzugt) |
| Koppelkondensator (Ck) | Entkoppelt Teilentladungsimpulse vom Hochspannungskreis zum Messzweig | Nennspannung ≥ Vollspannung; geringe Eigenkapazität |
| Impedanzmessung (Zm) | Wandelt Teilentladungsstromimpulse in messbare Spannungssignale um. | 50 Ω oder 50–75 Ω Eingangsimpedanz |
| Teilentladungsdetektor / -analysator | Misst die tatsächliche Ladung, zeigt PRPD-Muster an, zeichnet Daten auf | Breitbandig: 100 kHz–1 MHz; Empfindlichkeit ≤1 pC |
| PD-Kalibrator | Vor jedem Test werden bekannte Ladungsimpulse eingespeist, um den Messkreis zu kalibrieren. | Rückführbar auf nationale Standards; Ladeschritt ≤5 pC |
Die Messimpedanz Z<sub>m</sub> ist in Reihe mit dem Koppelkondensator geschaltet, beide parallel zum Prüfling (DUT). Für maximale Teilentladungsempfindlichkeit kann Z<sub>m</sub> in den Erdungspfad des DUT integriert werden. Dies birgt jedoch das Risiko eines Isolationsdurchschlags während der Prüfung im unwahrscheinlichen Fall eines Fehlers. Eine Brückenschaltung der Impedanz bietet die höchstmögliche Störfestigkeit und eignet sich besser für weniger vorhersehbare Prüfumgebungen vor Ort.
Konventionelle vs. unkonventionelle Teilentladungserkennung: Welcher Ansatz für schwere Anlagen?
Die entscheidende Frage bei der Teilentladungsprüfung ist die Wahl zwischen konventionellen elektrischen Prüfverfahren gemäß IEC 60270 (bei denen das Gerät abgeschaltet werden muss) und unkonventionellen Verfahren wie UHF, transienter Erdspannung (TEV) oder Schallemissionsanalyse. Letztere Verfahren sind auch im Betrieb unter Spannung anwendbar und können eingesetzt werden, sobald das Gerät einer ersten Untersuchung unterzogen wurde, Anzeichen einer Schädigung festgestellt wurden und detailliertere Teilentladungsprüfungen geplant sind.
Die Verwendung der herkömmlichen elektrischen Kopplung nach IEC 60270 mit einem an den Hochspannungsanschluss (HV) angeschlossenen Koppelkondensator ist ein häufiger Fehler bei der Prüfung von unter Spannung stehenden, in Betrieb befindlichen Geräten. Dies ist gefährlich und methodisch unzulässig. Die herkömmliche Teilentladungskopplung nach IEC 60270 erfordert, dass das Betriebsgerät beim Anlegen der Hochspannung vom Netz getrennt und isoliert wird. Im Gegensatz dazu arbeiten nicht-konventionelle Sensoren auf Erdpotenzial und sind nicht elektrisch mit dem Hochspannungskreis gekoppelt.
| Parameter | Konventionell (IEC 60270) | Nicht-konventionell (UHF/TEV/Akustisch) |
|---|---|---|
| Betriebszustand | Offline (stromlos) | Online (aktiviert, in Betrieb) |
| Standard | IEC 60270: 2025 | IEC TS 62478:2016 |
| Messausgang | Scheinbare Ladung (pC) – kalibriert, quantitativ | Relative Amplitude, PRPD-Muster — semiquantitativ |
| Anwendbare Vermögenswerte | Transformatoren, Kabel, Generatoren, Trockengeräte | GIS, Transformatoren (UHF-Ablassventil), Kabel, Mittelspannungsschaltanlagen (TEV) |
| Geräuschunempfindlichkeit | Mäßig – anfällig für elektromagnetische Störungen an den Standorten | Hoher UHF-Bereich unterdrückt naturgemäß niederfrequentes Netzrauschen |
| Kalibrierung | Gemäß IEC 60270 vor jedem Test obligatorisch | Empfindlichkeitsprüfung; kein Standardkalibrierungsverfahren |
| Ausfall erforderlich | Ja | Nein |
In der Praxis ergänzen sich beide Ansätze. Werksabnahmetests und routinemäßige Diagnosen basieren auf konventionellen IEC-60270-Messungen zur Ermittlung kalibrierter pC-Werte. Die kontinuierliche Zustandsüberwachung zwischen Abschaltungen nutzt unkonventionelle Sensoren an unter Spannung stehenden Anlagen. Viele Energieversorger betreiben beide Ansätze parallel: kontinuierliche UHF-Detektion zur Frühwarnung und ausgelöste konventionelle Offline-Tests, sobald die Sensordaten eine Verschlechterung anzeigen.
Worin besteht der Unterschied zwischen Online- und Offline-PD-Tests?
Bei der Offline-Teilentladungsprüfung wird das Gerät abgeschaltet und eine bekannte Hochspannungsquelle angelegt. Dabei wird die Teilentladung mit galvanischer Kopplung an die Hochspannungsanschlüsse gemäß IEC 60270 aufgezeichnet. Die Anwender erhalten kalibrierte Scheinladungsergebnisse im pC-Bereich, die von Test zu Test konsistent sind und den Akzeptanzkriterien entsprechen. Es handelt sich um eine geplante Abschaltung.
Online-Teilentladungsprüfungen nutzen unkonventionelle Sensoren (UHF, TEV, akustisch), die fest an in Betrieb befindlichen Anlagen montiert sind. Es ist keine externe Spannungsquelle oder elektrische Kopplung an den Hochspannungskreis erforderlich. Anstelle kalibrierter pC-Werte erhalten Anwender semiquantitative Messwerte (relative Amplituden, PRPD-Muster). Offline-Teilentladungsprüfungen eignen sich für die Abnahmeprüfung und die Ermittlung von Basiswerten; Online-Teilentladungsüberwachung dient der Echtzeit-Trendanalyse und Fehlerprognose.
Teilentladungsprüfgeräte für Leistungstransformatoren
Die Prüfung von Teilentladungen in Leistungstransformatoren stellt die anspruchsvollste Anwendung der Norm IEC 60270 dar. In den Öl-Papier-Isolationssystemen von Transformatoren können Teilentladungen in Form von Gasblasen im Öl, an Fehlstellen in der Papierisolierung oder an Vorsprüngen in der Nähe geerdeter Metallleiter auftreten. Da die Isolierungen in geerdeten Metallgehäusen untergebracht sind, hängt der Zugang zu Teilentladungssignalen vollständig von der Art der Messkopplung ab.
Technischer Hinweis – Das Gewindebohrverfahren
Moderne Leistungstransformatoren mit kapazitiv abgestuften Durchführungen bieten eine bevorzugte Kopplungstechnik: den Durchführungsabgriff. Dieser Abgriff stellt einen Niederspannungsanschluss (üblicherweise am unteren Ende der Durchführung) dar, der effektiv durch die interne Kapazität Ck abgeschlossen wird. Wird das Prüfsignal Zm direkt von der Prüfquelle an den Durchführungsabgriff angelegt, fungiert die Durchführungskapazität als Ck und bietet eine höhere Empfindlichkeit als eine externe Kapazität. Dieses Verfahren ist in IEC 60270 Anhang B beschrieben. DEMIKS bietet ein automatisiertes Teilentladungsprüfsystem, das sowohl die Messung mit Durchführungsabgriff als auch die externe Koppelkondensatortechnik unterstützt.
⚠ Häufiger Fehler – Unterbewerteter Koppelkondensator
Jeder Koppelkondensator muss für die volle Spitzenprüfspannung ausgelegt sein, die am Prüfling anliegt. Die Verwendung eines Koppelkondensators mit einer niedrigeren Nennspannung als der Prüfspannung führt zu einem Überschlag des Kondensators (wodurch das Gerät und die Prüfung zerstört werden). Prüfen Sie daher vor dem Anschließen immer die Nennspannung am Koppelkondensator (Ck).
| Spannungsklasse | Kopplungsmethode | Mindestensempfindlichkeit des Detektors | Bandbreite |
|---|---|---|---|
| EHV (>220 kV) | Gewindebohrer (bevorzugt) | ≤1 pC | 100 kHz–1 MHz Breitband |
| Hochspannung (66–220 kV) | Buchsenanschluss oder externes Ck | ≤5 pC | 100 kHz–1 MHz Breitband |
| MV (<66 kV) | Externes Ck oder Brückenimpedanz | ≤10 pC | Breitband oder Schmalband |
Die Teilentladungsprüfung von Leistungstransformatoren umfasst das Anlegen einer Spannung von null Volt bis zur Nennprüfspannung (üblicherweise 1.5 µm/3 für induzierte Spannungsprüfungen gemäß IEC 60076-3), die Aufzeichnung der Scheinladungspegel bei jedem Spannungsschritt und die Bestätigung, dass die Teilentladungsaktivität bei der Prüfspannung unterhalb des Akzeptanzkriteriums liegt. Das simultane PRPD-Muster ermöglicht die Unterscheidung der Ereignisse von anderen elektromagnetischen Signalen.
Welche Ausrüstung wird zum Testen von Teilentladungen in einem Leistungstransformator benötigt?
Ein vollständiger Prüfaufbau für Teilentladungen an Transformatoren benötigt fünf Komponenten: (1) einen Hochspannungs- Prüftransformator mit geringer Teilentladung oder eine Resonanzspannungsquelle als angelegte Spannungsquelle, (2) einen Koppelkondensator C <sub>k </sub> mit einer Nennspannung, die mindestens der vollen Prüfspannung entspricht – oder den Abgriff einer kapazitiv abgestuften Durchführung als Koppelpunkt, (3) eine Messimpedanz Z<sub> m</sub> (50 Ω), (4) einen nach IEC 60270 konformen Teilentladungsdetektor mit einer Empfindlichkeit von ≤ 1 pC für Höchstspannungstransformatoren und (5) einen kalibrierten Teilentladungskalibrator zur Schaltungskalibrierung vor der Prüfung. Das automatische Teilentladungsprüfsystem DEMIKS integriert alle fünf Funktionen mit einer Empfindlichkeit von ≤ 1 pC und unterstützt sowohl Abgriff- als auch externe Koppelkonfigurationen. Siehe auch: Geräte zur Teilentladungsprüfung und Transformatorprüfgeräte.
Teilentladungsprüfgeräte für Hochspannungskabel
Die Teilentladungsprüfung von Hochspannungskabeln stellt im Vergleich zur Transformator-Teilentladungsprüfung ein besonderes Problem dar: Die verteilte Kapazität eines langen Kabels erfordert, dass die Prüfspannungsquelle während der gesamten Prüfung einen kontinuierlichen Blindstrom liefert. Bei langen Kabellängen kann ein Standard-Netzfrequenztransformator diesen Blindstrom nicht bereitstellen – alternative Spannungsquellen sind erforderlich.
Technischer Hinweis – VLF- und Resonanzprüfsysteme für Kabel
Eine Prüfquelle mit sehr niedriger Frequenz (VLF) bei 0.1 Hz reduziert den Blindstrombedarf im Vergleich zu einer 50-Hz-Prüfung um den Faktor 500. Dadurch lassen sich auch sehr lange Kabelstrecken mit einem tragbaren, auf einem Anhänger montierten System prüfen. Resonanzsysteme mit variabler Frequenz erzielen eine vergleichbare Blindstromreduzierung, indem der Resonanzkreis auf die Kabelkapazität mit einer Frequenz zwischen 20 Hz und 300 Hz abgestimmt wird. Die VLF-Frequenz beeinflusst die Teilentladungs-Einsatzspannung (PDIV) bei der Teilentladungsprüfung von XLPE-Kabeln. Die bei 0.1 Hz gemessene PDIV ist etwas niedriger als die bei 50 Hz gemessene, wodurch selbst schwächste Defekte im Kabel erkennbar werden.
| Kabeltyp | Empfohlene Quelle | Kopplungsmethode | PD-Schwelle | Standard |
|---|---|---|---|---|
| MV XLPE (bis zu 36 kV) | VLF 0.1 Hz | Externes Ck bei Beendigung | ≤10 pC bei 1.73 U0 | IEC 60840 |
| HV XLPE (36–150 kV) | Resonanzfrequenz mit variabler Frequenz oder VLF | Externes Ck oder PD-Kupplung an der Verbindung | Gemäß Spezifikation (typischerweise ≤50 pC) | IEC 60840 / IEC 62478 |
| EHV XLPE (>150 kV) | Resonanz mit variabler Frequenz | PD-Kupplung an den Verbindungsstellen installiert | Gemäß IEC 62478 / Projektspezifikation | IEC 62478 |
| Öl-Papier-Kabel (PILC) | Netzfrequenz (50/60 Hz) | Externes Ck | Ortsspezifisch, oft 100–500 pC | IEC 60270 |
Teilentladungsprüfungen an Kabeln vor Ort decken häufig Verarbeitungsfehler an Verbindungen und Anschlüssen auf, anstatt Herstellungsfehler des Kabelkörpers selbst. Erfahrungsgemäß sind unsachgemäß installierte Verbindungen – unzureichende Aderendhülsenpressung, verunreinigte Isolationsübergänge, Lufteinschlüsse in der Verbindung – die häufigsten Ursachen für Teilentladungen im Feld. Durch die separate Prüfung jeder Verbindung oder jedes Anschlusses, indem jedes Ende einzeln angeschlossen wird, lässt sich die genaue Kurzschlussstelle lokalisieren.
DEMIKS bietet sowohl einen VLF-Hochspannungsgenerator als auch ein Resonanzsystem mit variabler Frequenz an , das sich für die Teilentladungsprüfung von Kabeln eignet. Informationen zur Kabelfehlerortung nach einer Teilentladungserkennung finden Sie im Kabelfehlerortungssystem von DEMIKS.
Teilentladungsprüfung für gasisolierte Schaltanlagen (GIS) und Schaltanlagenfelder
Gasisolierte Schaltanlagen – die wohl am schwierigsten mit herkömmlichen Teilentladungsmessverfahren zu prüfenden Geräte – verfügen über ein geerdetes Metallgehäuse, das die empfindliche interne SF6-Gasisolierung ebenso effektiv vor externen elektrischen Einkopplungen schützt wie ein Faradayscher Käfig. Der Versuch, einen branchenüblichen Koppelkondensator nach IEC 60270 am geerdeten Gehäuse der gasisolierten Schaltanlage zu verwenden, führt zu keiner messbaren Teilentladung. Die Metallkonstruktion der Schaltanlage verhindert, dass externe Teilentladungssignale in den Messkreis eingekoppelt werden; es wird also kein Signal erzeugt.
⚠ GIS-Einschränkung – Konventionelle galvanische Kopplung nach IEC 60270 ist nicht anwendbar
Die Verbindung eines IEC 60270-Koppelkondensators mit dem geerdeten, metallgekapselten GIS-Gehäuse ist wirkungslos: Das Gehäuse ist geerdet, und es existiert kein geeigneter Hochspannungskopplungspfad. Zur internen Teilentladungserkennung im GIS werden die branchenüblichen UHF-Sensoren (Ultrahochfrequenz) eingesetzt. Diese erfassen die vom Teilentladungsimpuls abgestrahlte elektromagnetische Welle im Frequenzbereich von 200 MHz bis 2.5 GHz innerhalb des GIS-Gehäuses, da dieses durch dielektrische Fenster und Abstandshalter transparent ist.
| Sensor Typ | Aufstellort | Anwendung | Installationsmethode |
|---|---|---|---|
| Barriere (Abstandshalter) UHF | Montiert gegen isolierende Abstandshalter / dielektrische Barrieren | EHV-GIS-Abteile, Kabelanschlüsse | Externes Erdpotenzial |
| Fenster-UHF | In GIS-Panels integrierte UHF-Messfenster. | Standardisierte Messpunkte auf neueren GIS | Steckeranschluss, Erdungspotenzial |
| Ablassventil UHF | Ölablassventil am Leistungstransformatortank | Online-Transformatorüberwachung ohne Tanköffnung | Schraubadapter, Erdungspotenzial |
| Intern (eingebettet) | Werkseitig im GIS bei der Herstellung installiert | Kontinuierliche Online-Überwachung kritischer EHV-Anlagen | Festinstallation |
Die fünf häufigsten Teilentladungsarten in GIS sind: (1) frei bewegliche leitfähige Partikel auf dem Gehäuseboden, (2) hervorstehende Partikel an der Gehäuseinnenwand, (3) Vorsprünge am Leiter, (4) Partikel oder Verunreinigungen an den Isolierabstandshaltern und (5) Isolationsfehler oder Fehlstellen in den Abstandshaltern. Darüber hinaus ermöglichen UHF-Sensoren, die auf Erdpotenzial montiert sind, den Betrieb unter Spannung während der Diagnose und verbessern das Signal-Rausch-Verhältnis, da der Detektionsfrequenzbereich von 200 MHz bis 2.5 GHz deutlich über dem Bereich der meisten elektrischen Störungen in Stromnetzen liegt. Siehe auch: DEMIKS-Schaltanlagenprüfgeräte.
Kernkomponenten und technische Spezifikationen der Teilentladungsprüfgeräte
Sieben technische Parameter können zur Beurteilung der Eignung eines kommerziellen Teilentladungsdetektorsystems für eine bestimmte Anwendung herangezogen werden. Die unten aufgeführten Spezifikationswerte sind typisch für den Bereich, der von professionellen Teilentladungsdetektorsystemen der Norm IEC 60270 erreicht wird, die für die Prüfung industrieller elektrischer Betriebsmittel eingesetzt werden.
Die Kalibrierung des Messsystems ist ein wichtiger Schritt, der vor jeder Teilentladungsprüfung durchgeführt werden muss, da sie den Skalierungsfaktor liefert, um den Messwert des Instruments in den wahren Messwert in Bezug auf die scheinbare Ladung umzurechnen.
| Spezifikationsparameter | Einstiegsbereich | Hochleistungsbereich | Was ist zu priorisieren? |
|---|---|---|---|
| 1. Hintergrundempfindlichkeit | ≤10 pC Hintergrundrauschen | ≤1 pC Hintergrundrauschen | Höchstspannungstransformatoren und -generatoren benötigen ≤1 pC. Mittelspannungsgeräte können ≤5 pC akzeptieren. |
| 2. Frequenzband (Breitband) | 100 kHz–500 kHz | 100 kHz–1 MHz | Die Breitbandfrequenz nach IEC 60270:2025 beträgt 100 kHz–1 MHz. Stellen Sie sicher, dass der Detektor diese obere Grenze unterstützt. |
| 3. Messkanäle | 1 Kanal | 4+ simultane Kanäle | Mehrkanaltechnik ermöglicht simultane 3-Phasen-Prüfungen und differentielle Rauschunterdrückung. |
| 4. Spannungseingang (Synchronisation) | Einzelner Synchronisationseingang | Differenzieller + Phasenreferenzeingang | Für eine gültige PRPD-Musteranalyse ist eine Phasenreferenz erforderlich. |
| 5. PRPD-Anzeige | Grundlegendes Pulsdiagramm | Vollständige phasenaufgelöste Teileerkennung + Mustererkennung + Datenlogger | PRPD ist für die Identifizierung des Defekttyps (Hohlraum vs. Korona vs. Oberflächenkriechstrom) unerlässlich. |
| 6. Kalibratorkonformität | Interner Basiskalibrator | IEC 60270:2025 Anhang A-konform; rückführbares Kalibrierzertifikat | Die Norm IEC 60270:2025 hat die Kalibratorprüfung zur Norm gemacht (Anhang A). Unerlässlich für Werksabnahmeprüfungen. |
| 7. Portabilität | Labortischgerät (netzbetrieben) | Batteriebetriebene Feldeinheit (<5 kg) | Für die Inbetriebnahme vor Ort und die Diagnose im Feld wird ein batteriebetriebenes tragbares Gerät benötigt. |
Der Teilentladungsdetektor von DEMIKS erreicht eine Hintergrundrauschempfindlichkeit von ≤1 pC bei vollständiger PRPD-Musterdarstellung – und erfüllt damit die oben genannten Spezifikationen für Höchstspannungstransformatoren. Einen detaillierteren Vergleich kommerzieller Analysatoren finden Sie in unserem Begleitartikel zu den wichtigsten Merkmalen eines Teilentladungsanalysators.
IEC 60270:2025 – Die aktualisierte Norm und ihre Bedeutung für Ihre Geräte
Am 5. Juni 2025 veröffentlichte die IEC die vierte Ausgabe der IEC 60270 – die erste vollständige Überarbeitung der Norm für Teilentladungsmessungen seit der ursprünglichen Ausgabe von 2000 mit ihrer Änderung von 2015. Der neue Titel – Hochspannungsprüfverfahren – Ladungsbasierte Messung von Teilentladungen – signalisiert eine inhaltliche Änderung, keine bloße Aktualisierung. Die meisten veröffentlichten Leitfäden zu Teilentladungsprüfgeräten beziehen sich weiterhin auf die Version von 2015.
Hier erklären wir, was sich geändert hat und welche Geräte davon in den Jahren 2025-26 betroffen sein werden.
| Bereich ändern | Ausgabe 3 (2000 + AMD1:2015) | Ausgabe 4 (2025) | Auswirkungen in der Praxis |
|---|---|---|---|
| Spannungsbereich | Wechselstrom bis 400 Hz | Wechselstrom bis 500 Hz + Gleichspannung | DC-TE-Prüfungen sind nun offiziell abgedeckt – direkt relevant für HGÜ-Kabel und Umrichteranlagen. |
| Standardtitel-Fokus | Allgemeine Teilentlassung | explizit gebührenbasiert | Ladungsfreie Verfahren (UHF, akustisch) formal getrennt → Bezugnahme auf IEC TS 62478 |
| Kalibratoranforderungen | Informative Anleitung | Normativer Anhang A – verbindlich | Kalibratoren müssen nun festgelegte Leistungstests bestehen; nicht zertifizierte Kalibratoren entsprechen nicht mehr den Anforderungen. |
| Digitale PD-Verarbeitung | Nicht abgedeckt | Neuer informativer Anhang E | Bietet Anleitungen zur digitalen Datenerfassung und -verarbeitung – relevant für KI-gestützte Analysen |
| Nichtelektrische Ortungsverfahren | Nicht abgedeckt | Neuer informativer Anhang F | Die UHF- und akustischen TE-Ortungsverfahren werden nun im Standardrahmen referenziert. |
| Leistungskontrollen | Unterschiedliche Leitlinien | Optimiert und systematisch | Klarere Nachvollziehbarkeit der Gerätequalifizierung – relevant für Prüflaboratorien nach ISO 17025 |
Checkliste zur Gerätekonformität gemäß IEC 60270:2025
Nutzen Sie diese Checkliste, um festzustellen, ob Ihre aktuelle Prüfausrüstung für kontinuierliche Teilentladungsprüfungen die Anforderungen für das Jahr 2025 erfüllt:
- ☐ Kalibratorleistung getestet — geprüft anhand der Anforderungen von Anhang A (normativ in der Ausgabe 2025)
- ☐ Breitbandbandbreite bestätigt — Der Detektor deckt den Frequenzbereich von 100 kHz bis 1 MHz ab (gemäß der Änderung von 2015, beibehalten im Jahr 2025).
- ☐ DC-Teilentladungs-Messfähigkeit — Falls Ihre Anwendung HGÜ-Kabel oder Umrichtergeräte umfasst, vergewissern Sie sich, dass der Detektor die Synchronisierung der Gleichspannungsprüfung unterstützt.
- ☐ Phasenreferenzeingang verfügbar — erforderlich für eine gültige PRPD-Musteraufzeichnung gemäß den Richtlinien für die digitale Verarbeitung ab 2025 (Anhang E)
- ☐ Rückführbares Kalibrierungszertifikat — gemäß nationalen Messnormen; die vereinfachten Leistungsprüfungen nach IEC 60270:2025 erfordern eine dokumentierte Rückführbarkeit der Kalibrierung.
- ☐ Softwarekompatibilität — Bei Verwendung digitaler Bildverarbeitung oder PRPD-Musteranalyse ist zu prüfen, ob die Softwareversion der Methodik von Anhang E entspricht.
Sowohl IEC 60076-3 (Leistungstransformatoren) als auch IEC 62271-203 (GIS über 52 kV) verweisen auf IEC 60270:2025. Jeder neue Beschaffungsvertrag für Hochspannungsanlagen sollte die Einhaltung von IEC 60270:2025 und nicht der veralteten Version von 2015 vorschreiben.
Wie man die richtige PD-Prüfausrüstung auswählt – Entscheidungsrahmen
Der beste Weg, verschiedene Testoptionen zu vergleichen, ist, mit dem Anlagentyp zu beginnen, dann die Prüfmethode, anschließend die wichtigsten Spezifikationen und schließlich die erforderliche Geräteklasse auszuwählen. Die folgende Matrix fasst die fünf wichtigsten Anlagentypen zusammen, die 2025 am häufigsten an industriellen Hochspannungsanlagen geprüft werden. Informationen zu Beschaffungsfaktoren, die über die technischen Spezifikationen hinausgehen, finden Sie in unserem Artikel zur Auswahl der besten Teilentladungsprüfgeräte.
| Asset-Typ | Typische Testbedingungen | Empfohlene Methode | Wichtigste Spezifikationsanforderung | DEMIKS-Referenz |
|---|---|---|---|---|
| Leistungstransformator | Offline – Werksabnahme oder regelmäßige Diagnose | Konventionelle IEC 60270 (Buchsenabgriff oder externes C)k) | ≤1 pC Empfindlichkeit; PRPD-Anzeige; 4-Kanal | Automatisches Teilentladungs-Prüfsystem |
| Hochspannungs-/Höchstspannungs-Kabelsystem | Offline – im Werk oder vor Ort nach Installation/Reparatur | VLF- oder frequenzvariable Resonanz- + konventioneller IEC 60270-Detektor | VLF-Ausgangsspannung ≥ Kabelprüfspannung; Detektor ≤10 pC | VLF-Generator + PD-Detektor |
| GIS (gasisolierte Schaltanlage) | Online – im Betrieb mit Energie versorgt, kontinuierlich oder periodisch | Unkonventionell – UHF-Barriere-/Fenstersensoren | UHF-Bereich 200 MHz–2.5 GHz; PRPD-Mustererkennung | UHF-Sensorsystem |
| Mittelspannungsschaltanlagen / Metallverkleidete Schaltschränke | Online – aktive, mobile Bestandsaufnahme | TEV-Sensor (Transient Earth Voltage) für Schaltanlagen | TEV-Empfindlichkeit; Datenprotokollierung; Trendanalyse | Prüfgeräte für Schaltanlagen |
| Rotierende Maschinen / Generatoren | Offline — Teilentladung der Statorwicklung bei Hochspannungs- oder Stoßspannungsprüfung | Konventioneller IEC 60270 mit PD-Kopplern; Überspannungs- und RPDIV-Tracking | Mehrkanalig (3-phasig simultan); RPDIV-Schwellenwert; Kompatibilität mit Schlitzkopplern | Hochspannungsprüfgeräte-Sortiment |
Zusammenfassung der 5 wichtigsten Auswahlkriterien
- Anlagentyp – beeinflusst die Erkennungsmethode (konventionell, unkonventionell)
- Betriebszustand – Online- vs. Offline-Anlagen und ob eine Abschaltung erforderlich ist
- Erforderliche Empfindlichkeit — ≤1 pC für Höchstspannungstransformatoren; die meisten Felddiagnosegeräte akzeptieren ≤10 pC
- Mobilität – Für industrielle Vor-Ort-Tests müssen tragbare, batteriebetriebene Geräte verwendet werden; ein Labortisch ist vorhanden.
- Anlagenrisikoklassifizierung – Kritische Anlagen (Höchstspannungsanlagen, HGÜ-Anlagen) unterstützen Mehrkanalsysteme mit KI-gestützter Teilentladungsmustererkennung; weniger kritische Anlagen können mit einkanaliger Basisausrüstung geprüft werden.
Branchentrends in der PD-Prüftechnologie (2025–2026)
Drei wichtige Trends beeinflussen die Kaufentscheidungen von Energieversorgungsunternehmen und Industriebetreibern hinsichtlich der Anschaffung von Teilentladungsprüfgeräten in den Jahren 2025 und 2026.
1. Die IEC 60270:2025 führt zu Geräteprüfungen und -austausch. Die erste größere Aktualisierung der IEC 60270 seit 2000 (Veröffentlichung Juni 2025) verpflichtete zur Aufnahme normativer Anforderungen an Kalibratoren (Anhang A), die ältere Kalibratoren ohne Rezertifizierung möglicherweise nicht erfüllen. Beschaffungsprüfungsteams von Prüflaboratorien und Inspektionsbehörden prüfen derzeit ihre bestehenden Anlagen zur Teilentladungsmessung. Gerätehersteller berichten von einer gestiegenen Nachfrage nach Kalibratoren und Detektoren seit der Veröffentlichung der Revision.
2. Der globale Markt für Online-Teilentladungsüberwachungssysteme wurde 2025 auf rund 1.24 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2032 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 11.02 % auf 2.87 Milliarden US-Dollar anwachsen. Zu den globalen Treibern zählen die alternde Hochspannungsnetzinfrastruktur in Nordamerika und Europa, der verstärkte Einsatz von HGÜ-Systemen mit integrierten DC-kompatiblen Teilentladungserkennungslösungen sowie die Umstellung der Wartungsplanung von geplanten Abschaltungen auf das Online-Management von Energieanlagen. Führende Übertragungsnetzbetreiber der Europäischen Union haben ab 2023 auf Basis der Empfehlungen der CIGRE-D1-Studiengruppe mit der schrittweisen Umstellung auf die permanente Implementierung von UHF-Sensoren begonnen.
3. Die KI-gestützte PRPD-Musterklassifizierung ist ein kommerzielles Produkt. Die phasenaufgelöste Teilentladungsmusteranalyse (PRPD) erforderte lange Zeit hochqualifizierte Ingenieure zur Interpretation der Fingerabdruckmuster, um qualitativ festzustellen, ob ein Muster auf eine Hohlraumentladung, eine Koronaentladung oder eine Oberflächenkriechstromentladung hindeutet. Die Automatisierung der Fehlertypidentifizierung aus PRPD-Daten durch KI-gestützte Musterklassifizierungssoftware wurde im Zeitraum 2020–2022 als Forschungsprojekt entwickelt und ist seit 2024–2025 kommerziell verfügbar. Diese Entwicklung ermöglicht die nahtlose Integration der in IEC 60270:2025 Anhang E und anderen neuen Normen enthaltenen Aktualisierungen der digitalen Verarbeitungsrichtlinien für einen KI-gestützten Workflow zur Teilentladungsanalyse.
💡 Checkliste für Zukunftssicherheit – Was Sie mit Ihrem Geräteanbieter klären sollten
- Verfügt der Teilentladungsdetektor über ein IEC 60270:2025-Konformitätslabel (nicht nur über das von 2015)?
- Gibt es einen dedizierten Software-Upgrade-Pfad für die KI-gestützte PRPD-Musterklassifizierung?
- Kann das System UHF-Sensorzubehör für die zukünftige Online-Überwachungsintegration aufnehmen?
- Erfüllt der Kalibrator die normativen Leistungsprüfungen gemäß Anhang A der IEC 60270:2025?
- Unterstützt der Detektor die Gleichspannungsprüfungssynchronisation für HGÜ-Kabelanwendungen?
Häufig gestellte Fragen
Was ist die Teilentladungsprüfung von elektrischen Geräten?
Die Teilentladungsprüfung (TE-Prüfung) legt eine geregelte Hochspannung an elektrische Betriebsmittel – Transformatoren, Kabel, Schaltanlagen, Motoren oder Generatoren – an und misst die scheinbare Ladung kleiner, lokaler Entladungen im Isolationssystem des Betriebsmittels in Pikocoulomb (pC). Diese kleinen Entladungen treten als Vorboten einer beginnenden Verschlechterung des Isolationssystems auf und sind daher unerlässlich, um einen unerwarteten, katastrophalen Ausfall des elektrischen Systems zu verhindern. Die TE-Prüfung ist in der Norm IEC 60270 für ladungsbasierte elektrische Messungen definiert und dient der Charakterisierung von Anlagen bei Abnahmeprüfungen, Inbetriebnahmen und Zustandsbewertungen vor Ort.
Worin besteht der Unterschied zwischen Online- und Offline-PD-Tests?
Offline: Abschalten, externe Hochspannung anlegen, kalibrierten pC-Wert gemäß IEC 60270 messen. Erfordert eine Abschaltung. Online: UHF-, TEV- oder akustische Sensoren an unter Spannung stehenden Geräten, keine externe Spannung, keine Abschaltung – die Messwerte sind jedoch semiquantitativ (relative Pegel und PRPD-Muster, kein kalibrierter pC-Wert). Offline für Abnahmetests verwenden; online zur Zustandsüberwachung zwischen geplanten Abschaltungen. Ein vollständiger Vergleich befindet sich im vorherigen Abschnitt.
Welche Empfindlichkeit muss ein nach IEC 60270 konformes Teilentladungsprüfgerät haben?
Die IEC 60270 legt fest, dass der Grundrauschpegel des Messkreises (vor der Einspeisung des Prüflings) ausreichend niedrig sein muss, um die relevanten Teilentladungssignale zu erfassen. In der Praxis hängt die erforderliche Empfindlichkeit von der Anwendung ab: ≤ 1 pC Grundrauschen für die Prüfung von Höchstspannungstransformatoren und -generatoren (wobei die Akzeptanzkriterien bis zu 100–300 pC Scheinladung betragen können); ≤ 5 pC für Hochspannungsgeräte; ≤ 10 pC für die Prüfung von Mittelspannungsschaltanlagen und -kabeln. Die IEC 60270:2025 legt keine absoluten Empfindlichkeitsgrenzen fest – diese sind in den gerätespezifischen Produktnormen definiert (z. B. IEC 60076-3 für Transformatoren).
Kann die Teilentladung an unter Spannung stehenden Geräten geprüft werden?
Ja – mithilfe unkonventioneller Sensoren. UHF-Sensoren (für GIS und Transformatoren), TEV-Sensoren (für metallgekapselte Schaltanlagen) und akustische Sensoren arbeiten an unter Spannung stehenden Anlagen auf Erdpotenzial, ohne dass eine Hochspannungskopplung erforderlich ist. Die Messwerte sind semiquantitativ (relative Pegel, PRPD-Muster) und nicht kalibriert pC. Bei herkömmlichen Prüfungen nach IEC 60270 muss die Anlage stets zuvor spannungsfrei gestellt werden.
Was ist ein Koppelkondensator und wozu wird er bei Teilentladungsprüfungen benötigt?
Ein Koppelkondensator (Ck) bildet den niederohmigen Pfad, über den hochfrequente Teilentladungsimpulsströme vom Prüfling zur Messimpedanz Zm fließen. Die Hochspannungsprüfquelle weist für Hochfrequenzsignale eine hohe Impedanz auf – ihr Ausgangskreis lässt nur Netzspannung durch und blockiert Impulse im MHz-Bereich. Ohne Ck würden die Teilentladungsimpulsströme über die Quellimpedanz kurzgeschlossen und erreichten das Messsystem nicht. Ck muss für die volle Spitzenprüfspannung ausgelegt sein, um Überschläge während der Prüfung zu verhindern. Eine geringe Restinduktivität ist ebenfalls erforderlich, um Eigenresonanzen bei den Messfrequenzen zu vermeiden. Bei Leistungstransformatoren mit kapazitiv abgestuften Durchführungen bietet der Durchführungsanschluss einen integrierten Koppelpunkt, wodurch ein externer Ck überflüssig wird.
Wie oft sollten Leistungstransformatoren auf Teilentladungen geprüft werden?
Die IEC 60076-3 schreibt die Teilentladungsprüfung (TE) bei der Werksabnahme für alle Leistungstransformatoren oberhalb des jeweiligen Schwellenwerts für µm vor. Bei Transformatoren im Betrieb richtet sich das Prüfintervall nach Kritikalität, Alter und Betriebshistorie. Üblicherweise prüfen Energieversorgungsunternehmen kritische Höchstspannungstransformatoren (≥ 220 kV) alle 5–10 Jahre im Rahmen geplanter Abschaltungen. Transformatoren mit bekannten Isolationsproblemen oder in anspruchsvollen Umgebungen können häufiger geprüft werden. Die Online-Überwachung mittels UHF-TE ermöglicht die kontinuierliche Zustandsüberwachung zwischen diesen periodischen Offline-Prüfungen und findet daher zunehmend Anwendung bei kritischen Netzanlagen, deren Planung mit hohen Kosten verbunden ist.
Was ist die Scheinladung (pC) bei der Teilentladungsmessung?
Die Scheinladung ist die Ladung, die im Moment der Injektion zwischen den Anschlüssen des Prüflings im Messkreis denselben Messwert am Teilentladungsdetektor erzeugen würde wie der tatsächlich im Stromkreis beobachtete Teilentladungsstromimpuls. Sie wird in Pikocoulomb (pC) angegeben und ist die Standardeinheit für die Ausgabe der Teilentladungsmessung nach IEC 60270. Sie wird als Scheinladung bezeichnet, da eine direkte Messung an den Entladungsquellen innerhalb der Isolierung nicht möglich ist – der Messkreis erfasst lediglich die induzierte Ladung an den Prüfanschlüssen, die stets geringer ist als die tatsächliche Ladung an der Entladungsquelle. Durch Kalibrierung mit einer bekannten Injektionsladung kann der Messwert des Detektors auf die Skala der Scheinladung umgerechnet werden.
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Zugehörige technische Ressourcen
Über diese Analyse
Hergestellt von DEMIKS, einem Anbieter und Hersteller von Hochspannungsprüfgeräten. Entsprechend gekennzeichnete DEMIKS-Produkte sind ebenfalls aufgeführt. Die technischen Informationen basieren auf IEC 60270:2005, IEC 60076-3, CIGRE TB 793 WG D1.37 und branchenspezifischen Komponentenspezifikationen (HV Technologies, BASEC, IPEC UK). Zur Untermauerung der Marktprognosen werden Marktforschungsdaten von Drittanbietern (reportprime.com, 2026) herangezogen. Die folgenden Inhalte wurden zuletzt im Juni 2025 geprüft und entsprechen den Spezifikationen der IEC 60270:2005, Ausgabe 4.
Referenzen
- IEC 60270:2005 – Hochspannungsprüfverfahren – Ladungsbasierte Messung von Teilentladungen. IEC TC 42, Ausgabe 4.0, veröffentlicht am 1. Juli 2005. webstore.iec.ch
- CIGRE-Arbeitsgruppe D1.37 – Richtlinien für die Teilentladungserkennung mit konventionellen und unkonventionellen Methoden. Technisches Bulletin 793, 2020.
- IEC 60076-3:2011 – Leistungstransformatoren – Isolationspegel, dielektrische Prüfungen und äußere Luftabstände. IEC TC 14.
- Zu den zum Verkauf oder Kauf verfügbaren Dokumenten gehören unter anderem:
IEC TS 62478:2016 – Hochspannungsprüfverfahren – Messung von Teilentladungen mit elektromagnetischen und akustischen Verfahren. IEC TC 42. - BASEC – Technischer Leitfaden für Kabelprüfungen. Britischer Zulassungsdienst für Kabel. (TE-Schwellenwert für Mittelspannungskabel: 10 pC bei 1.73 U gemäß IEC 60840.)
- IPEC UK – Anwendung von Teilentladungssensoren für gasisolierte Schaltanlagen (GIS) – UHF. ipecuk.com, 2022.
- Hochspannungstechnologien – Grundlagen der Teilentladungsprüfung. hvtechnologies.com, zuletzt aktualisiert 2026.
- Reportprime – Marktbericht zu Teilentladungsüberwachungssystemen 2025–2032. reportprime.com, zuletzt abgerufen im Mai 2026. (Unabhängige Marktstudie, Zahlen sind Richtwerte.)
