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Vergleich von Teilentladungs-Prüfsystemen: Ein Leitfaden für Käufer zur Auswahl des richtigen Teilentladungs-Prüfgeräts

Der Vergleich von Teilentladungsmesssystemen ist die einfachste Frage, die sich jeder Umspannwerksingenieur, Prüflaborleiter oder Qualitätsverantwortliche eines Erstausrüsters vor der Auftragserteilung stellt: Welche Methode, welcher Sensor, welche Geräteklasse, welche Norm eignet sich am besten für diese Anlage? Wir vergleichen Teilentladungsprüfungen anhand von vier Messmethoden, vier Anlagenklassen und drei Geräteklassen und stellen Ihnen anschließend eine Checkliste mit zwölf Fragen sowie eine Tabelle zur Verfügung, die Ihre spezifische Anwendung der passendsten Systemkategorie zuordnet.

Inhalte erklären

Auf einen Blick – Vergleich von PD-Testsystemen

Auf einen Blick – Vergleich von PD-Testsystemen

Kurzübersicht – PD-Methode im Überblick

Konventionell (IEC 60270) 50 kHz – 1 MHz; kalibrierte Scheinladung in pC; Offline-FAT
UHF (IEC 62478) 300 MHz – 3 GHz; Antennensensoren; nicht kalibrierte mV/dBm-Werte; Online-Überwachung
HFCT 3 – 30 MHz typisch; Klemmkupplung; Kabel und Erdungsbänder
Schallemission 20 – 300 kHz mechanische Welle; Transformatorkesselpositionierung
TEV (Transiente Erdspannung) 3 – 100 MHz; kapazitiver Koppler am Schaltanlagenfeld; Feldabschirmung

Wenn Sie nur zehn Sekunden Zeit haben, ordnet die untenstehende Übersicht die häufigsten Kaufszenarien der passenden Systemstufe zu. Die Szenarien werden später in diesem Leitfaden ausführlich erläutert.

Luftüberwachung Systemkategorie Primäre Methode Referenzstandard
Werksabnahmeprüfung des neuen Transformators Laboranalysator IEC 60270 konventionell IEEE C57.113
Regelmäßige Feldprüfung der Mittelspannungskabelstrecke Tragbares Feldanalysegerät VLF + HFCT IEEE 400.3-2022
Kontinuierliche Online-Überwachung der GIS-Bucht Permanentes Überwachungssystem UHF-Antennenanordnung IEC 62478 + IEC 62271
Regelmäßige Online-Prüfung des Motorstators Tragbares VHF/UHF-System VHF-kapazitiver Koppler IEEE 1434 + IEC 60034-27-2

DEMIKS bietet Hochspannungsprüfgeräte für alle vier oben genannten Kategorien von Teilentladungsmethoden an, von IEC 60270-Standardkalibratoren bis hin zu automatischen Teilentladungsprüfsystemen für Umspannwerke.

Teilentladungsprüfung erklärt – Was sie ist und warum Energieversorger sie durchführen

Teilentladungsprüfung erklärt – Was sie ist und warum Energieversorger sie durchführen

Was ist Teilentladung?

Teilentladungen sind kleine, lokale dielektrische Durchschläge, die den Isolationsabstand nur teilweise überbrücken, im Gegensatz zu einem vollständigen Funkenüberschlag zwischen den Elektroden. Gemäß IEC 60270:2015 wird die Teilentladung als Scheinladung in Piko-Coulomb (pC) gemessen. Die für jedes laborkalibrierte Prüfgerät erforderliche Standard-Testschaltungstopologie ist in der Norm spezifiziert. Teilentladungen treten in Hohlräumen, Delaminationen, zwischen scharfkantigen Metallteilen oder an Kontaminationsstellen innerhalb der Betriebsisolierung auf (siehe Abbildung unten).

Der PD-Impuls selbst dauert nur wenige Nanosekunden. Mithilfe der Fourier-Analyse eines 3 Nanosekunden langen unipolaren Impulses lässt sich zeigen, dass sich das Spektrum von Kilohertz bis etwa 300 MHz erstreckt. Daher rührt die Vielzahl physikalischer Sensorfamilien, die dasselbe zugrunde liegende Breitbandsignal nutzen.

📐 Technischer Hinweis

Wie stark die Teilentladungen (TE) in der heißen Isolierung sind, hängt maßgeblich von der lokalen Stromdichte ab. Eine Studie von Iris Power aus dem Jahr 2017 an Hochspannungsspulen ergab, dass ein Spannungsabfall von 5 % nahe 8 kV die TE um 30 % reduzierte; ein Abfall von 10 % reduzierte sie um 60 %. Daher können Online-Tests an Hochspannungsanlagen mit mehreren Spulen die TE-Aktivität nur in den beiden Spulen nahe dem Phasenanschluss erfassen; der Spannungsgradient zwischen Außenleiter und Neutralleiter unterdrückt die TE an anderen Stellen. Die Position des Sensors nahe dem Phasenanschluss ist daher – per Definition – unerlässlich für die Erfassung der Eigenaktivität und nicht optional.

Warum Energieversorger Teilentladungsmessungen durchführen, ist eine Frage der Versicherungswirtschaft. Teilentladungen selbst verursachen selten Ausfälle; sie sind vielmehr Symptome thermomechanischer Alterung, Herstellungsfehler, Verunreinigungen oder Isolationsverschiebungen unter wiederholten Lastzyklen. Die Überwachung der Teilentladungsraten über monatliche bis jährliche Zeiträume ermöglicht eine frühzeitige Warnung vor dielektrischer Verschlechterung, die herkömmliche Hochspannungs- oder Isolationswiderstandsprüfungen erst am Tag des Ausfalls erkennen. Eine Verdopplung der durchschnittlich injizierten Teilentladungs-Ladung (ACI) alle 12 Monate gilt als Faustregel, dass die Anlage nun schnell altert.

Dieser gesamte praktische Kontext bildet die Grundlage für den Vergleich der Messsysteme: Jede Technik, jeder Sensor, jede Ebene optimiert für den gleichen Endzweck eines Frühwarnindikators unter mehr oder weniger günstigen Testbedingungen – kalibrierte Laborabnahme versus verrauschte Messungen im Betrieb, einzelne versus mehrere Anlagen.

Vergleich der PD-Messmethoden – Konventionell, UHF, HFCT und Akustisch

Vergleich der PD-Messmethoden – Konventionell, UHF, HFCT und Akustisch

Vier TE-Familien dominieren den Ansatz in Umspannwerken und Fabriken. Jede von ihnen nutzt ein anderes Frequenzband, koppelt unterschiedliche Signalarten und liefert entweder eine kalibrierte Ladung oder nur eine relative Stärke.

Methodik Frequenzband Typischer Sensor Ausgabeeinheit Am besten geeignet für
Konventionell (IEC 60270) 50kHz – 1MHz Koppelkondensator + Messimpedanz Scheinbare Ladung (pC) Offline-FAT, Transformator-/Kabeltyptests
VHF / UHF (IEC 62478) 30 MHz - 3 GHz UHF-Antenne, kapazitiver Koppler mV / dBm (relativ) Online-Überwachung, GIS, rotierende Maschinen
HFCT 3 – 30 MHz typisch Aufklemmbarer Hochfrequenz-Stromwandler mV (relativ) Kabel, Erdungsbänder, Transformatordurchführungen
Schallemission 20 - 300 kHz Piezoelektrischer AE-Sensor an der Tankwand Ankunftszeit (μs) Ortung von Teilentladungsquellen an Transformatoren

Konventionelle IEC 60270 – die einzige kalibrierte Methode

Die konventionelle Messung ist die einzige, für die wir einen Strom-Ladungs-Umrechnungsfaktor angeben können, sodass jedes Akzeptanzkriterium in pC ausgedrückt werden kann. Im Prüfkreis fließt der Teilentladungsstrom über einen Koppelkondensator bekannter Größe in eine Messimpedanz bekannter Größe. Die Millivolt-Antwort wird dann mithilfe eines Kalibrierimpulses bekannter Größe, der an die Anschlüsse des Prüflings angelegt wird, in eine Scheinladung umgerechnet. Nur diese Methode liefert eine Anzahl von Teilentladungen gemäß den Beschaffungsspezifikationen.

UHF – das Arbeitspferd der Online-Überwachung

Die Validierung von UHF-Messungen basiert auf einem einfachen physikalischen Prinzip: Bei breitbandigem elektrischem Rauschen skaliert die Rauschleistung mit der Quadratwurzel der Messbandbreite, während die Leistung des Teilentladungssignals bis zur Impulsanstiegszeit linear mit der Bandbreite skaliert. Daraus ergibt sich, dass sich das Signal-Rausch-Verhältnis mit der Quadratwurzel der Bandbreite verbessert. Daher sind VHF/UHF-Verfahren (mit nutzbaren Bandbreiten nahe 100 MHz) in rauschbehafteten Umgebungen den LF-Verfahren überlegen. Ein Nachteil: UHF-Messwerte können nicht auf pC kalibriert werden und müssen entweder mit früheren Messwerten desselben Geräts oder mit Datenbanken vergleichbarer Geräte verglichen werden.

HFCT – der Kabelspezialist

Hochfrequenz-Stromwandler werden an Kabelschirmen, Erdungsbändern oder Transformator-Neutralleitern befestigt. Sie koppeln induktiv an Teilentladungsimpulsströme im Bereich von mehreren zehn Megahertz und sind der dominierende Sensor bei Teilentladungsprüfungen im Feld von Mittelspannungskabelsystemen in Kombination mit VLF- oder gedämpfter Wechselstromanregung.

Akustische Emission – wenn Sie die Entladung finden müssen

Akustische Verfahren erfassen die von jeder Entladung erzeugte mechanische Druckwelle. Mehrere piezoelektrische Sensoren an der Wand des Transformatorkessels triangulieren die Quelle mit einer Laufzeitgenauigkeit von wenigen Zentimetern. Akustische Verfahren dienen nicht der primären Detektion, sondern der Positionierung und Lokalisierung; elektrische Verfahren müssen zunächst das Vorhandensein von Aktivität bestätigen.

Worin besteht der Unterschied zwischen niederfrequenter und hochfrequenter Teilentladungsmessung?

Niederfrequenzmessungen (unter 1 MHz) sind in IEC 60270 geregelt und liefern als einzige Möglichkeit einen kalibrierten pC-Wert. Hochfrequenzmessungen (3 MHz bis 3 GHz) sind in IEC 62478:2016 beschrieben und werden aufgrund des besseren Signal-Rausch-Verhältnisses (SNR) in störungsanfälligen Umspannwerksumgebungen für die Online-Überwachung bevorzugt. Sie können jedoch nicht direkt in pC kalibriert werden; die Ergebnisse werden in mV oder dBm angegeben und über die Zeit für dasselbe Sensorpaar dargestellt.

„Eine Kalibrierung der Ergebnisse von Online-Teilentladungsprüfungen ist unpraktisch. Es werden nur Ergebnisse verglichen, die mit derselben Datenerfassungsmethode und denselben Rauschtrennverfahren erzielt wurden. Die Teilentladungsprüfung an kompletten Wicklungen ist bestenfalls vergleichend und keinesfalls absolut.“

- V. Warren, GC Stone, HG Sedding„Teilentladungsprüfung: Ein Fortschrittsbericht – Ein Vergleichstest“, Iris Rotating Machines Conference (IRMC), Juni 2017

Online- vs. Offline-PD-Tests – Wann welche Methode anwenden?

Online- vs. Offline-PD-Tests – Wann welche Methode anwenden?

Online- und Offline-Teilentladungsprüfungen versuchen jeweils, unterschiedliche Fragen zur gleichen Isolierung zu beantworten. Die Wahl zwischen den beiden Verfahren hängt jedoch selten davon ab, welches „besser“ ist – vielmehr geht es um Ausfalltoleranz, Kritikalität der Anlage und den Verwendungszweck des Prüfergebnisses.

✔ Online (im Betrieb)

  • Kein Ausfall erforderlich, Anlage bleibt im Betrieb
  • Erfasst reale Betriebsspannungsbedingungen (Last, Temperatur, Vibration).
  • Kontinuierliche Trendanalyse mit permanenten Sensoren möglich
  • VHF/UHF/HFCT-Verfahren, keine pC-Kalibrierung
  • Anfällig für elektromagnetische Störungen in Umspannwerken; benötigt Algorithmen zur Rauschunterdrückung.

⚠ Offline (stromlos)

  • Erfordert geplante Abschaltung und Trennungsschaltung
  • Eine externe Hochspannungsquelle legt eine kontrollierte Prüfspannung an (typischerweise 1.0-1.7 pu).
  • Kalibrierte pC-Messung gemäß IEC 60270
  • Wird verwendet für Werksabnahmeprüfung (FAT), Typprüfung, Inbetriebnahme nach der Installation, Streitbeilegung
  • Defekte, die sich nur unter Betriebstemperatur/Vibrationen manifestieren, können nicht erkannt werden.

Worin besteht der Unterschied zwischen Online- und Offline-Teilentladungsprüfungen?

Die Offline-Teilentladungsprüfung (TE-Prüfung) beaufschlagt ein unter Spannung stehendes, aber nicht unter Spannung stehendes Objekt mit einer externen Hochspannungsquelle und führt anschließend eine Messung gemäß IEC 60270 im Labormaßstab durch, um eine kalibrierte Scheinladung in pC zu ermitteln. Offline-Prüfungen sind standortspezifisch und können nicht im laufenden Betrieb durchgeführt werden. Sie bilden die Grundlage für die Werksabnahmeprüfung und die Festlegung vertraglicher Teilentladungsgrenzwerte. Die Online-TE-Prüfung misst die Teilentladungsaktivität unter Betriebsbedingungen mithilfe eines Hochfrequenz- oder UHF-Sensors, der die Impulsfolge vor Ort vor dem Hintergrundrauschen eines Umspannwerks aufzeichnet. Online-Prüfungen können nicht auf pC kalibriert werden, sind aber unerlässlich, um Defekte zu erkennen, die nur unter realer Last und thermischer Belastung auftreten, und um langfristige Trendanalysen für die vorausschauende Instandhaltung zu ermöglichen.

Hier eine praktische Regel: Verwenden Sie einmalig bei der Abnahme die Offline-IEC-60270-Methode, um zu bestätigen, dass das Gerät die vertraglich festgelegten pC-Grenzwerte bei der Außerbetriebnahme nicht überschreitet. Verwenden Sie anschließend kontinuierlich die Online-VHF/UHF/HFCT-Methode, um dasselbe Gerät mit sich selbst und mit anderen Geräten im Flottenverbund zu vergleichen.

Ebenen des Teilentladungsprüfsystems – Detektor, Analysator, Überwachungssystem

Ebenen des Teilentladungsprüfsystems – Detektor, Analysator, Überwachungssystem

Die Ausrüstungslieferanten ordnen ihre PD-Produkte in drei große Kategorien ein, die Leistungsfähigkeit, Kosten und betriebliche Komplexität widerspiegeln; das Verständnis Ihrer Position entlang dieses Kontinuums kann dazu beitragen, unnötige Investitionen zu vermeiden.

Tier Formfaktor Typische Empfindlichkeit Bedienerfähigkeiten Preisstufe
Tragbarer Detektor Handgerät, Akku, <3 kg ~50–500 pC äquivalent (relativ) Außendiensttechniker Eintrag
Laboranalysator Wagen oder Gestell, netzbetrieben 1 pC am Instrumenteneingang gemäß IEC 60270 Testingenieur Premium
Kontinuierliche Überwachung Fest installierter Schrank Sensorabhängig; algorithmische Rauschunterdrückung Anlagenbesitzer mit Fernunterstützung durch den Anbieter Kapitalprojekt

Tragbare Teilentladungsdetektoren – Feldprüfung

Tragbare Teilentladungsdetektoren erfassen Teilentladungssignale mittels TEV-Pads, Ultraschallhörnern oder HFCT-Klemmen bei regelmäßigen Inspektionen von Schaltanlagen, Transformatorenkesseln und Kabelanschlüssen in Umspannwerken. Ihre Funktion besteht lediglich darin, anzuzeigen, ob weiterführende Analysen erforderlich sind. Sie liefern keine kalibrierten pC-Werte und eignen sich nicht für Abnahmeprüfungen. DEMIKS bietet einen Teilentladungsdetektor dieser Klasse für die Vor-Ort-Überprüfung von Schaltanlagenfeldern an.

Teilentladungsanalysatoren in Laborqualität – kalibriert nach IEC 60270

Laborprüfgeräte werden täglich bei der Werksabnahmeprüfung (FAT) von Transformatoren, Kabeln und Durchführungen eingesetzt. Sie umfassen einen Koppelkondensator mit bekanntem Wert, einen zertifizierten Impulsgenerator (üblicherweise mit 1 pC, 5 pC, 50 pC oder 500 pC Ladungseinspeisung) sowie eine Signalaufbereitungs- und Impedanzmesskombination, die den Bandbreitenanforderungen der IEC 60270 entspricht. Das automatische Teilentladungsprüfsystem von DEMIKS gehört zu dieser Kategorie und bietet eine pC-Kalibrierung für FAT-Anwendungen.

Kontinuierliche Online-Überwachungssysteme – Zustand von Versorgungsanlagen

Permanente Überwachungssysteme nutzen spezielle UHF-Antennen, HFCTs oder Koppler, die am Anlagenteil installiert sind, und leiten Daten an eine Kontrollstelle weiter. Algorithmen identifizieren Entladungen anhand der Phasenbeziehung des PRPD und benachrichtigen die Benutzer, sobald festgelegte Schwellenwerte überschritten werden. Diese Konzepte beziehen sich häufig auf ganze (viele) Umspannwerke und nicht nur auf einzelne Anlagen.

💡 Pro Tipp

Passen Sie Ihre Lösung an die Fragestellung an, die Sie beantworten möchten. Wenn in Ihrem Vertrag „PD ≤ X pC bei 1.5 µm“ steht, benötigen Sie ein Laborgerät nach IEC 60270, kein tragbares Messgerät. Wenn Sie jedoch 50 Schaltanlagen während einer kurzen Schicht überprüfen möchten, ist ein Handgerät die richtige Wahl.

Teilentladungsprüfung über verschiedene Anlagenklassen hinweg – Transformatoren, Kabel, Schaltanlagen, rotierende Maschinen

Teilentladungsprüfung über verschiedene Anlagenklassen hinweg – Transformatoren, Kabel, Schaltanlagen, rotierende Maschinen

Jede Anlagenklasse hat ihre eigenen Standards, Best Practices und anerkannten Methoden zur Korrelation von Teilentladungsmessungen mit der Anlagenqualität. Das primäre Auswahlkriterium einer Sonde ist daher die Anlagenklasse, da ein einzelnes Analysegerät nicht für alle vier Anwendungsbereiche gleichermaßen geeignet ist. Daten von Suchanfragen im September 2025 zu „ Teilentladungsprüfung von Transformatoren“ und „Teilentladungsprüfung von Kabeln“ zeigen einen durchschnittlichen Anstieg um das Fünf- bis Siebzehnfache, was auf einen Übergang von der Wartungstätigkeit im zweiten und dritten Quartal zur Wartung im dritten und vierten Quartal bei Energieversorgungsunternehmen hindeutet.

Transformatoren — IEEE C57.113 und akustische Ortung

IEEE C57.113-2010 ist die empfohlene Vorgehensweise für die Teilentladungsmessung an flüssigkeitsgefüllten Leistungs-, Verteilungs- und Drosseltransformatoren. Die Werksabnahme erfolgt üblicherweise offline mit einem Standardgerät nach IEC 60270. Die Grenzwerte werden am Ende des Prozesses häufiger durch den Kaufvertrag als durch die Norm selbst festgelegt. Das gängige Verfahren sieht vor, die gemessene Scheinladung bei der Betriebsspannung des Transformators unterhalb des pC-Bereichs zu halten; der genaue Wert wird zwischen Käufer und Verkäufer individuell vereinbart. Die transiente Online-Überwachung erfolgt mithilfe von Hochfrequenz-Entladungssensoren (HFCTs), die am Transformator-Neutralleiter angeschlossen sind, und Schallemissionssensoren an der Kesselwand. Aktive Entladungsstellen werden während eines Abschaltvorgangs identifiziert. Komplettlösungen für Transformatorprüfgeräte kombinieren häufig Teilentladungsmessgeräte mit Tan-Delta- und Übersetzungsverhältnismessgeräten, um ein umfassendes dielektrisches Bild zu erhalten.

Was ist eine Teilentladungsprüfung an einem Stromwandler?

Die übliche Teilentladungsprüfung (TE-Prüfung) eines Leistungstransformators erfolgt gemäß IEC 60270, jedoch mit der Nennspannung des Transformators. Dazu wird der Leistungstransformator über eine externe Quelle gespeist, während die Sekundärseite kurzgeschlossen wird. Der Koppelkondensator und die Messimpedanz erfassen die Scheinladungsaktivität, die durch Fehlstellen in der Primärisolierung entsteht. Diese Prüfung ist Bestandteil der regulären Typ- und Abnahmeprüfung von Leistungstransformatoren durch den Hersteller und wird üblicherweise in dessen spezialisierter Prüfeinrichtung auf einem abgeschirmten Prüfstand durchgeführt.

Kabel (Mittel-/Hochspannung) — IEEE 400.3-2022 und HFCT

Die IEC-60270-Methode ist analog auf Stromwandler anwendbar, jedoch nur bei der Nennspannung des Stromwandlers. Der Stromwandler wird von einer externen Quelle gespeist, während die Sekundärseite kurzgeschlossen ist. Der Koppelkondensator und die Messimpedanz erfassen dabei alle scheinbaren Ladungsaktivitäten, die durch Fehlstellen in der Primärisolierung entstehen. Diese Prüfung ist mittlerweile fester Bestandteil der Abnahmeprüfung (einschließlich Typprüfung) von Messwandlern und wird üblicherweise beim Hersteller des Stromwandlers durchgeführt.

Schaltanlagen (GIS, Mittelspannung, Hochspannung) — UHF und TEV

Die IEEE-Richtlinien 400.3-2022 für die Feldmessung und Prüfung von Teilentladungen in geschirmten Stromkabelsystemen beschreiben die überarbeiteten, praxisorientierteren Prüfprotokolle und Bestehenskriterien (unter Berücksichtigung des vorhandenen Hintergrundrauschens nahe 100 pC) für extrudierte Kabelsysteme seit der Version von 2006. Die Erregung erfolgt in den meisten Fällen durch Wechselstrom sehr niedriger Frequenz (VLF) mit einer Frequenz von 0.1 Hz oder durch gedämpften Wechselstrom. Die Teilentladungsimpulse werden entweder durch Hochfrequenz-Stromwandler (HFCTs), die um die Kabelschirmung gewickelt sind, oder durch einen kapazitiven Spannungsteiler am Kabelabschluss eingekoppelt. DEMIKS fertigt einen Ultraniederfrequenz-Hochspannungsgenerator, der als Erregerquelle dient.

Rotierende Maschinen (Motoren, Generatoren) – IEEE 1434 und Stator-Nut-Koppler

In gasisolierten Schaltanlagen (GIS) installierte UHF-Antennen stellen heute die führende Methode zur Online-Überwachung dar. Da die Gehäuse aus Metall bestehen, verbessert der Wellenleitereffekt das Signal-Rausch-Verhältnis, indem er die detektierten UHF-Wellen von internen Fehlern fokussiert. Für luftisolierte Mittelspannungsschaltanlagen ist die Kopplung von TEV mit Ultraschallprüfung die praktikablere Online-Lösung. Prüfgeräte für Schaltanlagen kombinieren meist die Online-Überwachung von Teilentladungen mit der Messung der Schaltzeiten von Leistungsschaltern und des Kontaktwiderstands.

Für rotierende elektrische Maschinen existiert mit IEEE Std 1434-2014 ein weiterer Standard, der neben IEC 60034-27 und IEC 60034-27-2 gilt. Statistiken aus einer weltweiten Stichprobe von über 20,000 Testergebnissen, die auf der IRMC 2017 zusammengetragen wurden, zeigen, dass bei 13–15 kV und 80-pF-Sensoren die 25., 50., 75. und 90. Perzentilwerte für Qm 54, 120, 261 bzw. 520 mV betragen. Ein Messwert oberhalb des 90. Perzentils gilt als Warnsignal und erfordert weitere Untersuchungen. Nutkoppler, kapazitive Wicklungsendsensoren und HFCTs (Hochfrequenz-Stromwandler) am Neutralleiter sind die neuesten validierten Optionen. VHF/UHF-Lösungen sind für den Online-Betrieb etabliert.

PD vs. Tan Delta vs. VLF – Die richtige Diagnose auswählen

PD vs. Tan Delta vs. VLF – Die richtige Diagnose auswählen

Käufer fragen mich: Soll ich Teilentladungsprüfung, Verlustfaktormessung oder VLF-Spannungsfestigkeitsprüfung kaufen? Wohl kaum – es handelt sich um unterschiedliche Diagnoseverfahren, die sich zwar ergänzen, deren Ergebnisse aber völlig unterschiedliche Isolationseigenschaften aufzeigen.

Diagnostisch Was es misst Was es fehlt Typische Verwendung
Teilentladung Lokalisierte Entladungsereignisse in Hohlräumen und an Defekten Dielektrische Verluste über die gesamte Isolierung Erkennung von Herstellungsfehlern und beginnender Alterung
Tan Delta (DF) Der dielektrische Verlustfaktor über die gesamte Isolierung Lokalisierte Defekte unterhalb der Volumenverlustschwelle Feuchtigkeitseintritt und globale Alterungstrends verfolgen
VLF-Haltbarkeit Isolierungsprüfung bestanden/nicht bestanden unter erhöhter Wechselstrombelastung Quantitative Degradationsanzeige; liefert ein binäres Ergebnis Kabelinbetriebnahme nach der Installation

Worin besteht der Unterschied zwischen dem Tangens-Delta-Test und dem Teilentladungstest?

Der dielektrische Verlustfaktor (auch dielektrischer Verlustwinkel oder Tangens d genannt) ist ein Maß für die Gesamtqualität der Isolierung – also für Feuchtigkeit, Fremdkörper, Degradation und Alterung – gemessen über die gesamte Kabellänge (oder die gesamte Isolierung eines Transformators). Die Teilentladungsprüfung (TE-Prüfung) misst lokale Entladungen – Hohlräume, Verunreinigungen, Defekte – innerhalb oder am Ausgang dieser Isolierung. Ein Kabel mit niedrigem tan d, aber ohne Teilentladungen, ist für eine TE-Überprüfung geeignet; ein Kabel mit niedrigem tan d aufgrund von Feuchtigkeit kann gute TE-Werte aufweisen. Die meisten Energieversorger führen eine tan δ- und eine TE-Prüfung an derselben VLF-Einspeisung durch. DEMIKS-Geräte – einschließlich des Tangens-δ-Prüfgeräts für Transformatoren – kombinieren tan δ- und TE-Messungen auf einem einzigen Gehäuse.

Worin besteht der Unterschied zwischen dem VLF- und dem Tan-Delta-Test?

VLF ist kein Testverfahren, sondern eine Stromquelle, die für 1 bis 300 Sekunden zur Diagnose eingesetzt wird. Der Bediener kann eine VLF-Quelle für einen eigenständigen Spannungsfestigkeitstest (Drahtprüfung bestanden/nicht bestanden), eine Verlustfaktormessung (tan d) oder einen Teilentladungstest (PD-Test) verwenden. Ein moderner Kabelprüfstand vereint alle drei Diagnoseverfahren mit einer einzigen VLF-Quelle.

Checkliste für Käufer – 12 wichtige Fragen vor dem Kauf

Checkliste für Käufer – 12 wichtige Fragen vor dem Kauf

Die meisten Feldanwendungen kombinieren die Punkte 1, 2 und 3 dieser Liste auf einem einzigen Gerät. Bei der Spezifizierung eines Systems empfiehlt es sich jedoch, dessen Spezifikationen anhand der folgenden Fragen zu überprüfen.

  • 1. Wie hoch ist die kalibrierte Empfindlichkeit am Instrumenteneingang in pC gemäß IEC 60270? Laboranalysatoren sollten einen Messbereich von 1 pC erreichen; tragbare Detektoren geben nur relative dB- oder pC-Äquivalente an.
  • 2. Ist die Systemkalibrierung auf einen nationalen Standard rückführbar und wie häufig muss die Kalibrierung erfolgen? Die meisten Spezifikationen fordern eine jährliche Kalibrierung durch ein nach ISO/IEC-17025 akkreditiertes Prüflabor mit einem Kalibrierungsbericht, der NIST oder eine gleichwertige Norm angibt.
  • 3. Entspricht das System den Normen IEC 60270, IEC 62478, IEEE 1434, IEEE 400.3 oder IEEE C57.113? Vergleichen Sie die Konformität mit der für die Prüfung ausgewählten Anlagenklasse.
  • 4. Was ist das Verfahren zur Unterdrückung von elektromagnetischen Störungen (EMI) und wie reagiert es auf die EMI-Signaturen von Umspannwerken? Laufzeitdiskriminierung, Impulsform-Gate und gefilterte Frequenzbereichsanalyse sind gängige Verfahren; fordern Sie ein veröffentlichtes Unterdrückungsprofil für ähnliche EMI-Pegel in Umspannwerken an.
  • 5. Unterstützt die Software die PRPD-Mustererkennung und die automatische Musteridentifizierung? Moderne Systeme erkennen automatisch interne Hohlraum-, Oberflächen-, Korona- und elektrische Baumquellen.
  • 6. Unterstützt der Analysator neben dem Koppelkondensator auch andere Sensoren? HFCT-, UHF-Antennen-, kapazitive und akustische Sensoren erweitern die Einsatzmöglichkeiten im Feld.
  • 7. Bietet der Anbieter Support und Schulungen nach dem Kauf an? Die Interpretation von PD-Messungen erfordert etwas Einarbeitungszeit; kundenorientierte Anbieterschulungen sind bei der ersten Implementierung üblich.
  • 8. Welche Software-Update-Richtlinie verfolgt der Anbieter? Aktualisiert er die Analyse-Firmware während der gesamten Produktlebensdauer? Bei einer Lebensdauer von fünf bis zehn Jahren sind mindestens drei Software-Revisionszyklen zu erwarten.
  • 9. Können Rohdaten der Wellenform und PRPD in einem herstellerneutralen Format (CSV, MATLAB, COMTRADE) exportiert werden? Herstellergebundene Formate stellen ein Risiko dar, wenn das Analysegerät oder dessen Festplatten mit der Zeit anfällig für Störungen sind.
  • 10. Wird jedem ausgelieferten Gerät ein Kalibrierzertifikat mit Angabe der verwendeten Kalibrierimpulsamplituden beigefügt? Ohne Zertifikat keine Werksabnahmeprüfung (FAT).
  • 11. Wie lange ist die Garantiezeit und wie lange ist das mittlere Kalibrierungsintervall? Branchenüblich sind 12 Monate volle Garantie plus ein 12-monatiges Kalibrierungsintervall.
  • 12. Veröffentlicht der Anbieter den Rauschpegel, den Dynamikbereich und die Bandbreite unter Betriebsbedingungen, die Ihren Feldumgebungen ähneln? Die Angaben im Datenblatt unter idealen Laborbedingungen lassen sich oft nicht auf die Realität in Umspannwerken übertragen. Fordern Sie einen Leistungsbericht unter vergleichbaren Bedingungen an.

📐 Technischer Hinweis

Frage 4 wird vom Käufer wahrscheinlich am wenigsten beachtet. Elektromagnetische Störungen in industriellen Umspannwerken können bis zu 1000-mal (60 dB) stärker sein als das Teilentladungssignal, insbesondere in der Nähe von wasserstoffgekühlten Generatoren oder Mittelspannungsantrieben. Die Rauschunterdrückungsalgorithmen der Anbieter entscheiden darüber, ob Ihre Investition tatsächliche Fehler aufdeckt oder diese im Funkrauschen verbirgt. Bitten Sie um eine aufgezeichnete Messung auf einem störungsanfälligen Bus, der Ihrer Zielumgebung vergleichbar ist.

Entscheidungsmatrix – Zuordnung von PD-Systemen zu Ihrer Anwendung

Entscheidungsmatrix – Zuordnung von PD-Systemen zu Ihrer Anwendung

Die folgende Tabelle ordnet die gängigsten Anwendungsfälle für die Überwachung von Umspannwerken und OEMs der jeweiligen Systemebene, dem primären Messverfahren, der Sensorfamilie und dem entsprechenden Standard zu. Nutzen Sie sie als ersten Filter für Ihre Angebotsanfragen.

Luftüberwachung Systemebene Methodik Sensor Standard
FAT des neuen Leistungstransformators Laboranalysator IEC 60270 konventionell Koppelkondensator IEEE C57.113
Regelmäßige Feldprüfung der Mittelspannungskabelstrecke Tragbares Feldanalysegerät VLF + HFCT HFCT um die Abschirmung herum IEEE 400.3-2022
Kontinuierliche Online-Überwachung von GIS Permanentes Überwachungssystem UHF UHF-Antenne im Gehäuse IEC 62478, IEC 62271
Regelmäßige Inspektion des Motorstators Tragbarer VHF/UHF-Analysator VHF / UHF 80-pF-Kondensator oder SSC IEEE 1434 + IEC 60034-27-2
Schaltanlagen-Begehung Tragbarer Detektor TEV + Ultraschall TEV-Pad + akustisches Horn Anlagenspezifisch
Fehlersuche nach Relaisauslösung Laboranalysator + AE-Locator Konventionell + akustisch Kopplungskondensator + AE-Array IEEE C57.113 / IEEE 1434

Wichtige Entscheidungsfaktoren

  1. Bei einem Ausfall – falls Sie eine Online-VHF/UHF-Messung benötigen
  2. Kalibrierung – Wenn Ihre Beschaffungsspezifikation pC vorschreibt, benötigen Sie die konventionelle Kalibrierung nach IEC 60270.
  3. Anlageklasse – Ordnen Sie die Anlage dem Standard zu (C57.113 / 400.3 / 1434 / 62478 + 62271)
  4. Die Häufigkeit der Tests – Flottenprüfung bevorzugt tragbare Geräte; die Abnahme einzelner Anlagen bevorzugt Laborgeräte; Kritikalität > 80 % Auslastung spricht für permanente Überwachung

Kurzübersicht der Prüfnormen für Teilentladungen

Kurzübersicht der Prüfnormen für Teilentladungen

Beschaffungsverträge, Typprüfungsspezifikationen und Laborakkreditierungen beziehen sich auf dieselbe Liste grundlegender PD-Messnormen. Halten Sie diese Tabelle bei Ihrer Lieferantenanfrage bereit.

Standard Geltungsbereich Anlageklasse
IEC 60270: 2015 Hochspannungsprüfverfahren — Teilentladungsmessungen (Scheinladung in pC, 50 kHz – 1 MHz) Alle kapazitiven Testobjekte
IEC 62478: 2016 Teilentladungsmessung mittels elektromagnetischer und akustischer Methoden (LF/HF/VHF/UHF-Taxonomie) Alle Hochspannungsgeräte
IEC 60034-27 / 27-2 Offline- und Online-Teilentladungsmessung an der Statorwicklungsisolierung Rotierende Maschinen
IEEE-Standard 1434-2014 Leitfaden zur Messung von Teilentladungen in Wechselstrommaschinen Motoren, Generatoren
IEEE-Standard 400.3-2022 Teilentladungsprüfung im Feld an geschirmten Stromkabelsystemen (Prüfungskriterien für extrudierte Kabel) Mittel-/Hochspannungskabel
IEEE Std C57.113-2010 Empfohlene Vorgehensweise für die Teilentladungsmessung an flüssigkeitsgefüllten Transformatoren und Drosselspulen Die Leistungstransformatoren
ASTM D1868-13(2019) Standardprüfverfahren zum Nachweis von Koronaentladungen und Teilentladungen Feste Dielektrika
CIGR TB 502 Technische Broschüre zu Online-PD-Überwachungsstrategien Anlagenmanagement im Versorgungssektor

Branchenausblick – PD-Prüfungen ab 2026

Branchenausblick – PD-Prüfungen ab 2026

Drei Trends verändern die Teilentladungsprüfung bis 2026: das Wachstum des Marktes für Transformatorüberwachung, die KI-gestützte Interpretation von Teil- und Teilentladungen sowie aktualisierte Kabelprüfnormen. Jeder dieser Trends beeinflusst die Planung von Investitionsausgaben und Technikerschulungen durch Beschaffungsteams in den nächsten zwei bis drei Jahren.

Der Markt für Transformatorüberwachungssysteme wurde 2025 auf 2.85 Milliarden US-Dollar geschätzt und soll bis 2033 deutlich auf 5.12 Milliarden US-Dollar anwachsen. Die Branche verzeichnete von 2025 bis 2026 ein hohes einstelliges jährliches Wachstum. Fortumen Business Insights prognostiziert für 2026 einen Wert von 3.25 Milliarden US-Dollar für den Markt für Transformatorüberwachungssysteme, gegenüber 2.97 Milliarden US-Dollar im Jahr 2025. Für Käufer deutet dies auf eine vorübergehende Beschleunigung der Markteinführung von Produkten, einen wachsenden Markt für gebrauchte Geräte und die Nachhaltigkeit von Online-Überwachungslösungen bei Umspannwerksmodernisierungen hin.

Die KI-gestützte Erkennung von PRPD-Mustern hat für die meisten kommerziellen Systeme die Marktreife erreicht: Branchenweite Marktforschungsberichte zeigen, dass automatisierte Entladungsklassifikatoren eine Genauigkeit von über 95 % bei der Unterscheidung von internen Hohlraum-, Oberflächen-, Korona- und elektrischen Baumentladungen erreichen und gleichzeitig die Fehlalarmrate messbar reduzieren. Auch die Forschung leistet Fortschritte: Ein 2025 bei Springer veröffentlichter Artikel zur Teilentladungserkennung mittels Convolutional Neural Networks (CNN) verdeutlicht, wo die Geräteanalyse den nächsten Schritt macht: die Verarbeitung von Rohsignalen direkt am Gerät anstelle von zusammengefassten Daten aus der Cloud.

Auf der Normenseite wurde IEEE 400.3-2022 mit etablierten Testprotokollen und Bestehensstandards für extrudierte Mittelspannungskabelsysteme im Vergleich zu 2006 veröffentlicht; jeder Betreiber von elektrischen Energieanlagen, der eine Kabelabnahmespezifikation für 2026 ausschreibt, sollte erwarten, explizit die Ausgabe von 2022 und nicht die von 06 zu zitieren, und sollte sicherstellen, dass jede Konformitätsaussage eines PCR-Analysators auf dieselbe verweist.

💡 Pro Tipp

Wenn Sie eine PD-Investition für 2026 planen, priorisieren Sie Online-Überwachungssensoren und KI-gestützte Mustererkennung und stellen Sie sicher, dass Ihre Spezifikationssprache für die PD-Akzeptanz von Kabeln auf IEEE 400.3-2022 und nicht auf IEEE 400.3-2006 abzielt.

Häufig gestellte Fragen

F: Wie genau ist die Online-Teilentladungsüberwachung im Vergleich zur Offline-Prüfung nach IEC 60270?

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Online- und Offline-Teilentladungsdaten sind hinsichtlich ihrer Genauigkeit nicht direkt vergleichbar, da sie unterschiedliche Fragestellungen untersuchen: Offline-Messungen nach IEC 60270 erzeugen eine kalibrierte Scheinladung in pC, die innerhalb der Kalibriertoleranzen des Messgeräts genau ist, jedoch nur bei der kontrollierten Prüfspannung. Online-Messungen im VHF/UHF-Bereich liefern nicht kalibrierte Trenddaten in mV oder dBm, die sich am besten als Trendindikator für dasselbe Anlagen- und Sensorpaar über einen bestimmten Zeitraum eignen. Offline-Messungen werden für die Abnahme, Online-Messungen für die Zustandsüberwachung des Anlagenparks verwendet.

F: Wie oft sollte eine Teilentladungsprüfung durchgeführt werden?

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Die Abnahmeverfahren unterscheiden sich je nach Kritikalität der Anlagen erheblich: Neue Anlagen werden bei der Werksabnahme einer Teilentladungsprüfung und anschließend bei der Abnahme vor Ort unterzogen. Periodische Prüfungen im laufenden Betrieb erfolgen typischerweise alle 12 Monate für kritische Erzeugungsanlagen, dann alle 2–3 Jahre für Primärtransformatoren in Umspannwerken und schließlich durch Prüfungen aller Kabelabschnitte während der Inbetriebnahme. Die Datenerfassung erfolgt permanent online.

F: In welcher Preisspanne bewegen sich typischerweise Geräte zur Teilentladungsprüfung?

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Für die routinemäßige Geräteprüfung sind tragbare Handanalysegeräte im Einstiegssegment in einer angemessenen Preisklasse erhältlich. Werksabnahmeanalysegeräte für Labore, wie z. B. IEC 60270, gehören zum Premiumsegment für Investitionsgüter und werden üblicherweise über Investitionsausgaben und nicht über das Betriebsbudget beschafft. Anbieter von permanenten Online-Überwachungssystemen berechnen ihre Preise individuell pro Gerät und pro Kanal nach einer Angebotsanfrage.

F: Kann ich an einem in Betrieb befindlichen Transformator Teilentladungsprüfungen durchführen, ohne ihn außer Betrieb zu nehmen?

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Ja. Die Online-Überwachung von Teilentladungen (TE) an Transformatoren kann mit Hochfrequenz-Stromwandlern am Neutralleiter oder an den Außenleitern, mit kapazitiven Kopplungssensoren an den Durchführungen oder mit Schallemissionssensoren am Kessel erfolgen. Der Online-Betrieb kann unterbrechungsfrei weiterlaufen. Beachten Sie, dass die Online-Trends für Mittelspannung (MV) und dBms nicht in kalibrierten pC angegeben werden; für die Zulassungswerte ist ein Stromausfall und eine konventionelle Prüfung nach IEC 60270 erforderlich.

F: Was sagt mir ein PD-Messwert in pC über den Zustand der Isolierung aus?

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Der Wert der scheinbaren Ladung in pC misst die Ladungsmenge, die bei einem Entladevorgang stromabwärts der Geräteanschlüsse transportiert wird. Dieser Wert allein erlaubt keine direkte Vorhersage der Ausfallzeit. Er ermöglicht jedoch einen Vergleich der Werte für die Entwicklung desselben Geräts über einen bestimmten Zeitraum sowie für Geräte verschiedener Anlagen unter vergleichbaren standardisierten Bedingungen. Eine Verdopplung der scheinbaren Ladung zwischen aufeinanderfolgenden Intervallen gilt über einen Zeitraum von 12 Monaten als üblicher Indikator für eine beschleunigte Alterung der Isolierung. Abrupte Änderungen sind alarmierender als der absolute Wert.

F: Benötige ich für die PD-Testung einen Faraday-Käfig oder einen abgeschirmten Raum?

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Für IEC 60270-Prüfungen im Labormaßstab wird ein HF-geschützter Raum oder ein Faraday-Käfig verwendet, um die Empfindlichkeit von 1 pC zu erreichen. Bei Feldtests ist der Hintergrundrauschpegel höher; IEEE 400.3-2022 hält Standorte mit einem Hintergrundrauschen von 100 pC für Kabeltests für realistisch.

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Über diesen Vergleich

Dieser Leitfaden vereint die Normen IEC 60270, IEC 62478, IEEE 1434, IEEE 400.3-2022, IEEE C57.113 und die technischen Broschüren von CIGRE mit praktischen Erfahrungen aus bisherigen, von Experten begutachteten Teilentladungsmessungen. Die Vergleichstabellen und die Checkliste mit 12 Fragen für den Käuferlebenszyklus wurden unabhängig von einzelnen Anbietern erstellt und dienen der Bewertung und dem Vergleich. Die Ausgabe 2026 entspricht dem Goldstandard und wurde vom DEMIKS-Entwicklungsteam auf ihre technische Korrektheit geprüft.

Referenzen & Quellen

  1. IEC 60270:2015 – Prüfverfahren für Hochspannungs-Wechselstromkabel: Teilentladungsmessungen – Internationale Elektrotechnische Kommission
  2. IEC 62478:2016 – Messung von Teilentladungen mit elektromagnetischen und akustischen Verfahren Internationale Elektrotechnische Kommission
  3. IEC 60034-27 und IEC 60034-27-2 – Feldprüfung – Teilentladungsmessung an Statorwicklungen rotierender Maschinen – Internationale Elektrotechnische Kommission
  4. IEEE Std 1434-2014 – Leitfaden zur Messung von Teilentladungen in Wechselstrommaschinen – Institut für Elektrotechnik und Elektronik
  5. IEEE Std 400.3-2022 – Leitfaden für die Diagnose von Teilentladungsfeldern in geschirmten Stromkabelsystemen IEEE Institute of Electrical and Electronics Engineers
  6. IEEE-Standard C57.113-2010 – Empfohlene Vorgehensweise für die Teilentladungsmessung in flüssigkeitsgefüllten Leistungstransformatoren und Shunt-Reaktoren – Institut für Elektrotechnik und Elektronik
  7. ASTM D1868-13(2019) – Standardprüfverfahren zur Erkennung und Messung von Teilentladungsimpulsen bei der Bewertung von Isolationssystemen, ASTM International
  8. CIGRE-Fachbroschüre 502 – Gealterte Isolierung: Leitlinien für den Umgang mit dem Alterungsprozess – Internationaler Rat für große elektrische Systeme
  9. V. Warren, GC Stone, HG Sedding, „Teilentladungsprüfung: Ein Fortschrittsbericht – Ein Vergleichstest“, Iris Rotating Machines Conference (IRMC), Juni 2017

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