Den Teilentladungstest verstehen: Wichtige Erkenntnisse

Wie jedes typische System sind auch elektrische Isolationssysteme verschiedenen Belastungen ausgesetzt, die zu Systemausfällen führen können. Teilentladungsprüfungen (TE-Prüfungen) helfen, potenzielle Isolationsfehler zu erkennen und zu bewerten, um die effiziente Funktion der Isolationssysteme sicherzustellen und kostspielige Reparaturen zu vermeiden. Vorausschauende Wartung, Überprüfung der Konformität und die Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen sind nur einige der zahlreichen Vorteile von TE-Prüfungen. In diesem Blog erfahren Sie, wie unerwartete Störungen in Hochspannungssystemen vermieden werden können. Wir erläutern die Grundlagen der Teilentladungserkennung, damit Sie deren Bedeutung für das Management elektrischer Anlagen verstehen.

Was ist ein Teilentladungstest?

TE-Tests dienen der Identifizierung interner und externer elektrischer Entladungen, die durch verschiedene Faktoren wie Temperatur und lokale Schwachstellen im Isolationssystem verursacht werden. Diese Tests helfen, fehlerhafte Hochspannungskomponenten zu identifizieren und frühzeitig vor möglichen Ausfällen zu warnen. TE-Tests ermöglichen die Bewertung elektrischer Anlagen und tragen zur Aufrechterhaltung der unterbrechungsfreien Funktionsfähigkeit von Stromversorgungssystemen bei.

Definition und Zweck eines Teilentladungstests

Die Teilentladungsprüfung (TE-Prüfung) ist ein wichtiges Diagnoseverfahren für Hochspannungsanlagen zur Analyse des Zustands der internen Isolation. Teilentladungen sind kleine dielektrische Durchschläge, die die Isolationsverbindung zwischen den Leitern nicht vollständig unterbrechen. Die TE-Prüfung umfasst das Erkennen, Messen und Analysieren dieser Entladungen, die häufig der Verschlechterung der Isolation und dem Ausfall vorausgehen. Durch die detaillierte Datenerfassung ermöglichen TE-Prüfungen Ingenieuren die frühzeitige Erkennung von Isolationsschäden wie elektrisch beanspruchten Hohlräumen, Rissen oder auch Verunreinigungen, die sich mit der Zeit verschlimmern könnten.

TE-Tests sind nicht nur kostengünstig, sondern haben sich dank Ultrahochfrequenz- (UHF) und Akustiksensoren zu einem hochentwickelten Verfahren entwickelt, das präzise Ergebnisse bei der Transformation und Schaltung von Kabeln liefert. TE-Tests mit UHF-Sensoren ermöglichen eine präzise Zustandsbestimmung von Geräten und unterstützen gleichzeitig Strategien zur Reduzierung von Reparaturkosten und Anlagenausfallzeiten. TE-Tests folgen zudem internationalen Standards wie IEC 60270 und gewährleisten so branchenweit eine zuverlässige Auswertung.

Bedeutung der Teilentladungsmessung in elektrischen Systemen

Im Bereich elektrischer Systeme dient die Teilentladungsmessung (TE) als wichtige Diagnosemethode zum Schutz von Geräten. Während des Betriebs von Hochspannungsanlagen können unkontrollierte Teilentladungen zu Isolationsfehlern, Spannungsstörungen und sogar zu systemweiten Katastrophen führen. Studien zeigen, dass durch Teilentladungen (TE) verursachte Isolationsfehler häufig für Fehlfunktionen von Hochspannungsanlagen verantwortlich sind.

Fortschrittliche TE-Messmethoden nutzen UHF-Sensoren und Schallemissionserkennung, um die Entladungsaktivität in komplexen Systemen zu lokalisieren und sogar zu visualisieren. Diese Methoden verbessern zusammen mit Managementsystemen, die Echtzeitdaten zum Anlagenzustand und zur TE analysieren, die Vorhersagegenauigkeit dieser TE-Messungen.

Durch vorausschauende Wartung senken TE-Tests direkt die Betriebskosten der Infrastruktur und steigern gleichzeitig die Effizienz durch geringeren Wartungsbedarf. Die Reduzierung ungeplanter Aktivitäten durch vorausschauende Wartung im Betrieb senkt nicht nur die Reparaturkosten, sondern verlangsamt auch die Schadensrate kritischer Infrastrukturen. Die Tatsache, dass TE-Messungen den Gesamtwartungsaufwand senken und gleichzeitig Risiken minimieren können, unterstreicht ihre Bedeutung für das Management elektrischer Systeme.

Übersicht über Teilentladungsprüfungen und -überwachung

Mit der Entwicklung moderner Diagnoseverfahren wurden TE-Test- und Überwachungstechniken zur Beurteilung des Isolationszustands in elektrischen Systemen verfeinert. TE-Aktivität entsteht durch lokale Durchschläge im Isoliermaterial, die meist durch Defekte, Verunreinigungen oder Materialzersetzung verursacht werden. Solche Entladungen sind diskontinuierlich und fortschreitend und führen unbehandelt zum Totalausfall der Isolierung.

Moderne PS-Prüfungen nutzen fortschrittlichere Methoden wie elektromagnetische, akustische und elektrische Messtechniken, die eine umfassende Datenerfassung und -analyse ermöglichen. Beispielsweise überwachen Online-TE-Überwachungssysteme an Hochspannungsanlagen aktiv den Zustand der Isolierung, indem sie deren Leistung unter realen Betriebsbedingungen bewerten. Diese Systeme können TE-Aktivität erkennen, sobald sie auftritt, und liefern so wertvolle prädiktive Erkenntnisse für die Wartungsplanung.

Jüngste Studien belegen die Bedeutung einer kontinuierlichen TE-Überwachung von Hochspannungskabeln, Transformatoren und Schaltanlagen, da die Stromnetze zur besseren Integration erneuerbarer Energien und zur Steigerung des Lastbedarfs weiterentwickelt werden. Neben dem zuverlässigen Systembetrieb trägt die kontinuierliche Überwachung zur Verbesserung der Sicherheit alternder Infrastruktur bei und ermöglicht sowohl eine sofortige als auch eine langfristige Risikominderung. Durch den Einsatz von Algorithmen des maschinellen Lernens und Big-Data-Analysen lassen sich bei der TE-Analyse subtile Degradationsmuster erkennen, was die Fehlervorhersage präziser macht und die Systemverfügbarkeit verbessert.

Wie kommt es zu Teilentladungen in Hochspannungsgeräten?

Hochspannungsgeräte erfahren Teilentladungen (TE), wenn das Isolationssystem örtlich begrenzter elektrischer Belastung ausgesetzt ist und seine Durchschlagsfestigkeit überschreitet. TE ist häufig auf Herstellungsfehler, Hohlräume in festen Isolierungen sowie Kanten und molekulare Verunreinigungen im Isolationsmaterial zurückzuführen. Solche Unregelmäßigkeiten führen zu einer ungleichmäßigen Verteilung des elektrischen Feldes und damit zu einem partiellen Durchschlag zwischen Isolierung und Leitern. Wiederholte TE-Aktivität schwächt die Isolierung und erhöht das Ausfallrisiko. Daher ist das TE-Management für Hochspannungsanlagen von entscheidender Bedeutung.

Das Isolationssystem verstehen

Um die Hochspannung zu mindern, bieten die dielektrischen Komponenten den notwendigen Schutz vor Überhitzung und Verbrennung. Das Isolationssystem besteht aus Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen. Aufgrund unterschiedlicher thermischer und chemischer Stabilität werden für unterschiedliche Temperaturen und Korrosionsereignisse unterschiedliche dielektrische Materialien verwendet. Um Belastungen und Korrosion über lange Zeit standzuhalten, dienen Feststoffe wie Polyethylen und Epoxidharz als Hochspannungsisolatoren. Abrasive Flüssigkeiten wie Mineralöle oder synthetische Ester fungieren gleichzeitig als Isolatoren und Kühlmittel. Darüber hinaus enthalten kompakte Hochspannungsgeräte aufgrund ihrer hervorragenden Isoliereigenschaften Gasisolatoren wie Schwefelhexafluorid (SF6).

Dank fortschrittlicher Diagnosetechnologien wurden weitere Fortschritte bei Überwachungssystemen erzielt, die sich auf Alterung, thermischen Abbau oder Anzeichen von Entladungsaktivität konzentrieren. Neue Isolationstechnologien konzentrieren sich auf die Herstellung von Nanokompositmaterialien, die die Durchschlagfestigkeit sowie die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit und Schadstoffe verbessern. Innovationen dieser Art sind unerlässlich, da sich Hochspannungssysteme weiterentwickeln und den steigenden Anforderungen durch die Integration erneuerbarer Energien gerecht werden müssen. Der Schutz kritischer Komponenten stellt das größte Risiko für die Sicherheit und Effizienz der elektrischen Infrastruktur dar.

Faktoren, die zu Entladungen in Transformatoren und Schaltanlagen führen

Transformatoren und Schaltanlagen unterliegen Teilentladungen. Diese stellen ein kritisches Problem dar, dessen Kenntnis wichtig ist, um Geräteausfälle und Sicherheitsrisiken im Betrieb zu minimieren. Nachfolgend sind die Hauptfaktoren aufgeführt, die zu Entladungen beitragen, und werden ausführlicher erläutert:

1. Hohlraum- und Lunkerbildung in der Dämmung

Schwachstellen in einem Isolator, wie winzige Hohlräume oder gasgefüllte Blasen, können Teilentladungen beherbergen. Bei einem elektrischen Feld, das die Durchschlagfestigkeit des teilweise isolierenden Gases übersteigt, kommt es zu einer Entladung. Untersuchungen belegen, dass selbst kleine Hohlräume von weniger als einem Millimeter die Lebensdauer der Isolierung unter Belastung erheblich verkürzen können.

2. Oberflächenkontamination

Staub, Feuchtigkeit oder andere korrosive Stoffe können sich auf den Isolatoroberflächen ablagern und zu Undichtigkeiten führen. Leckagewege führen in der Regel zu Ausfällen, vor allem bei hoher Luftfeuchtigkeit. Studien haben gezeigt, dass Oberflächenleckagen nach wie vor eine der häufigsten Ursachen für Ausfälle sind und für 25 % aller Ausfälle in Hochspannungssystemen verantwortlich sind.

3. Alterung und Verschlechterung von Isoliermaterialien

Faktoren wie Hitze, Elektrizität und Hebebelastung können das Isoliermaterial beschädigen und die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls erhöhen. Dieser Alterungsprozess beschleunigt die Entladungsaktivität, den sogenannten thermischen Durchgehen, der ab einem bestimmten Temperaturschwellenwert, dem sogenannten Kipppunkt, exponentiell zunimmt.

4. Hochspannungsbelastungen und Überspannungsereignisse

Isolationskomponenten sind hinsichtlich ihrer Druck- und Spannungsfestigkeit begrenzt. Durch Blitzeinschläge oder andere externe Quellen verursachte Schwankungen können vorübergehende Überspannungen verursachen, die unter bestimmten Bedingungen zu Teilentladungen führen. Beispielsweise können freiliegende, gealterte Systeme Stoßspannungen von bis zu 150 % standhalten, ohne dass die Isolation versagt.

5. Unsachgemäße Konstruktion und Herstellungsfehler

Fertigungsfehler oder schlechte Designentscheidungen können die lokale elektrische Feldstärke an den Stellen erhöhen, an denen scharfe Leiterkanten aufeinandertreffen. Isolatorfehler wie ungleichmäßige Materialverteilung, Kanten oder Verunreinigungen verringern den Gesamtwirkungsgrad.

Die Berücksichtigung dieser Faktoren ermöglicht es Versorgungsunternehmen und Ingenieuren, gezielte Wartungsarbeiten und Konstruktionsänderungen durchzuführen, um die Gefahren durch Teilentladungen in Transformatoren und Schaltanlagen zu minimieren. Sorgfältige Überwachung und die Einhaltung der Betriebsanweisungen sind entscheidend für eine längere Lebensdauer der Anlagen und eine höhere Systemzuverlässigkeit.

Welche verschiedenen Arten von Teilentladungsmessungen gibt es?

Im Folgenden werden vier elektroakustische Arten der TE-Messung beschrieben, die wertvolle Informationen für die Beurteilung des Isolationszustands unserer Geräte und die Fehlererkennung liefern.

1. Elektrische Messung: Bei dieser Methode werden Sensoren wie kapazitive Koppler eingesetzt, um die durch Teilentladungen erzeugten elektrischen Signale zu überwachen. Sie ist sehr effizient bei der Überwachung des Ausmaßes und der Muster der Entladung.
2. Ultraschallerkennung: Diese Technik eignet sich zum Auffinden von Entladungsaktivitäten in Freiluft-Isoliersystemen. Sie ist nicht-invasiv und identifiziert hochfrequente Schallwellen, die über der normalen Ohrverschiebung liegen.
3. Optische Messung: Dadurch kann UV- oder sichtbares Licht erfasst werden, das während der Entladung entsteht. Daher ist es nützlich, PDs an sichtbaren Stellen wie Schaltanlagen zu erkennen und zu analysieren.
4. Chemische Zusammensetzung: Analyse bestimmter Gase wie Wasserstoff und Methan, die in Transformatoröl gelöst sind und bei Teilentladungen entstehen. Dies ist eine nützliche Methode zur Bestimmung der Isolationsverschlechterung.

Für eine präzise Überwachung sind die Systeme sorgfältig konzipiert und ermöglichen vielfältige Funktionen, die auf die unterschiedlichen Betriebsanforderungen zugeschnitten sind.

Arten von PD-Messtechniken

1. Elektrische Erkennung: Diese Technik erfasst die bei Teilentladungen entstehenden elektrischen Impulse. Transiente Spannungs- und Stromsignale werden von Hochfrequenz-Stromwandlern (HFCTs) und kapazitiven Kopplern erfasst. Diese Methode ist empfindlich gegenüber Teilentladungen und ermöglicht deren Identifizierung und Lokalisierung in elektrischen Systemen.
2. UltraschallerkennungFür die höheren Schallfrequenzen, die bei Teilentladungen entstehen, wurden spezielle Sensoren entwickelt. Diese Methode ist unauffällig und ermöglicht die einfache Ortung von Oberflächenentladungen an der Außenseite von Kabeln, Transformatoren und anderen Maschinen. Richtungssensoren in Kombination mit ausgefeilter Signalverarbeitung ermöglichen eine präzise Ortung.
3. Optische MethodenTechnologien wie Photomultiplier oder Kameras, die ultraviolettes und sichtbares Licht erfassen, können zur optischen Detektion eingesetzt werden. Systeme mit einem gewissen Grad an Isolationsverlust, bei denen die optische TE-Erkennung überproportional gut funktionieren würde, wären solche, bei denen ein solcher Isolationsverlust geometrisch schnell beurteilt werden könnte.
4. Akustische Erkennung: Hierbei werden Sensoren zur Erkennung von TE-Schallemissionen aus der Teilentladungsüberwachung eingesetzt. Dies ist insbesondere für Hochspannungstransformatoren geeignet, bei denen elektrische Ruhe für andere Detektionsmethoden erforderlich ist. Mithilfe von Triangulations- und TE-Quellenlokalisierungsalgorithmen können TE präzise lokalisiert werden.
5. UHF-Erkennung: Ultrahochfrequenztechniken (UHF) nutzen die elektromagnetischen Emissionen von PD im Band von 300 MHz bis 3 GHz. Die UHF-Erkennung funktioniert in GIS-Anwendungen aufgrund ihrer Unempfindlichkeit gegenüber niederfrequenten elektrischen Störungen und ihrer Genauigkeit unter Hochspannungsbedingungen bemerkenswert gut.
6. Chemische ZusammensetzungChemische Sensoren können beispielsweise die gasförmigen Nebenprodukte Acetylen, Ethylen oder Wasserstoff sowohl im Isolieröl als auch in der Atmosphäre detektieren. Die Auswertung der in der Flüssigkeit gelösten Gaskonzentration liefert wertvolle Informationen über die Isolierung und die Art der im System auftretenden Teilentladung.

Diese Techniken unterstützen die vorausschauende Wartung und ermöglichen es den Betreibern, Risiken zu managen, die Lebensdauer der Anlagen zu verlängern und die Systemzuverlässigkeit zu erhöhen. Umfassende Diagnosen basieren häufig auf der Kombination dieser Techniken, um eine möglichst genaue und zuverlässige Zustandsbewertung der elektrischen Anlagen zu gewährleisten.

Vergleich von Offline-Teilentladung vs. Online-Teilentladung

Kernpunkt	Offline-Teilentladung (PD)	Online-Teilentladung (PD)
Gerätestatus	Geprüft im spannungslosen Zustand	Im Betrieb getestet
Ausfallzeit erforderlich	Ja, die Ausrüstung muss offline sein	Nein, die Ausrüstung bleibt betriebsbereit
Risiko für das System	Minimal, keine Systembelastung	Potentielles Risiko unter Live-Bedingungen
Testumgebung	Kontrollierte, laborähnliche Bedingungen	Reale Betriebsumgebung
Diagnosegenauigkeit	Hoch, keine Betriebsstörungen	Mäßig, beeinflusst durch Systemgeräusche
Anwendbarkeit	Wartung, Inbetriebnahme	Überwachung, vorausschauende Wartung
Kosten	Generell niedriger, weniger Herausforderungen	Höhere, aufwendigere Installation
Testdauer	Längere, eingehende Analyse	Kürzere Echtzeiterkennung
Erkennung von Mängeln	Präzise unter statischen Bedingungen	Erkennt Probleme unter dynamischen Bedingungen
Sicherheitsaspekte	Sicherer, kein Kontakt mit dem Stromnetz	Erfordert erweiterte Sicherheitsvorkehrungen

Hochspannungsanlagen und ihre PD-Erkennungsmethoden

Die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit von Hochspannungsanlagen hängt maßgeblich von der Erkennung von Teilentladungen (TE) ab. Mit modernen TE-Überwachungstechniken können Energieversorger und Hersteller Ausfälle präziser vorhersagen und so die Zuverlässigkeit und Sicherheit von Systemen erhöhen. Zu den wichtigsten Strategien gehören auf bestimmte Anwendungsfälle zugeschnittene Online- und Offline-TE-Erkennungsmethoden. Offline-Methoden wie konventionelle elektrische Entladungsmessungen bieten den Vorteil, umfassende Diagnoseinformationen in kontrollierten Umgebungen zu liefern, die gleichzeitig die Fehlerlokalisierung und die Bewertung des Isolationszustands ermöglichen. Online-Systeme hingegen konzentrieren sich auf die Erkennung von TE-Aktivitäten während des regulären Betriebs mithilfe von Echtzeit-Überwachungstechnologien wie Körperschallsensoren, UHF-Detektoren und Messungen transienter Erdspannungen (TEV).

Neue Technologien des maschinellen Lernens, die in der Lage sind, riesige Datenmengen aus kontinuierlichen Online-Überwachungssystemen zu analysieren, setzen sich zunehmend durch. Algorithmen des maschinellen Lernens untersuchen die TE-Aktivität, um frühzeitige Warnsignale für Degradation zu erkennen. Gleichzeitig sind moderne Energieanlagen wie gasisolierte Schaltanlagen (GIS) und Transformatorsysteme dank der Fortschritte in der faseroptischen Sensortechnologie, die die räumliche Auflösung und Empfindlichkeit der TE-Erkennung erhöht haben, nun leichter zugänglich. Mit diesen Technologien können ungeplante Ausfälle minimiert und gleichzeitig die Anlagenleistung maximiert werden, was weitere Innovationen bei vorausschauenden Wartungstechniken ermöglicht. Dieser anhaltende Wandel unterstreicht die Notwendigkeit fortschrittlicher und präziser Lösungen für die TE-Überwachung, die das Hochspannungsanlagenmanagement erfordert.

Wie wird ein Teilentladungstest durchgeführt?

Bei einem TE-Test wird das Gerät mit einer Spannung versorgt, die höher ist als die vorgesehene Betriebsspannung. TE-Auslöser werden durch hochentwickelte Sensoren überwacht, darunter kapazitive Koppler, akustische Sensoren und Ultrahochfrequenzantennen (UHF). Dieser Prozess wird als TE-Überwachung bezeichnet und umfasst fortschrittliche Diagnosesysteme zur Aufzeichnung der TE-Signale und zur Bestimmung von Ort, Ausmaß und Quelle der Entladungen. Die Definition der Isolationsbedingungen und die Entwicklung robuster Geräte basieren auf diesen umfassenden Bewertungen der Gerätestruktur.

Vorbereitung für den PD-Test an elektrischen Geräten

Die Durchführung eines Teilentladungstests (PD) erfordert die strikte Einhaltung definierter Standards, um genaue und zuverlässige Diagnoseergebnisse zu gewährleisten. Die folgenden Schritte sind wichtig für eine effektive Vorbereitung.

1. Umweltbedingungen

Vermeiden Sie externe Störungen bei der TE-Erkennung. Elektrisches Rauschen, Temperatur und Luftfeuchtigkeit wirken sich direkt auf die Genauigkeit der TE-Erkennung aus. Um die Genauigkeit zu gewährleisten, sollten Umgebungstemperatur und Luftfeuchtigkeit innerhalb der vorgeschriebenen Grenzen gehalten werden, da übermäßige Feuchtigkeit und extreme Temperaturen die Isolationseigenschaften der Geräte beeinträchtigen können.

2. Geräteinspektion und Reinigung

Überprüfen Sie während der Testvorbereitung die Oberflächen der Geräte auf TE-Schäden, Schmutz und andere Verunreinigungen. Das Abwischen der Oberflächen mit einem Tuch kann helfen, Verunreinigungen zu entfernen, die zu falschen TE-Messwerten führen würden.

3. Auswahl der Prüfgeräte

Wählen Sie ein auf das zu prüfende Gerät und dessen Spannungsklasse abgestimmtes TE-Erkennungsgerät. Das ausgewählte Erkennungsgerät sollte die erfassten TE des zu prüfenden Systems erfassen können.

4. Kalibrierung von Sensoren und Geräten

Alle Messgeräte müssen die Herstellerspezifikationen hinsichtlich der Sensorkalibrierung einhalten. Die Kalibrierung gewährleistet Präzision und stellt sicher, dass die erfassten Messwerte die tatsächliche TE-Aktivität innerhalb der zulässigen Fehlertoleranz darstellen.

5. Abschaltung des Systems und Sicherheitsvorkehrungen

Offline-TE-Tests erfordern aus Sicherheitsgründen, dass das zu prüfende Gerät ausgeschaltet und ordnungsgemäß geerdet ist. Stellen Sie sicher, dass die Prüfanschlüsse keine Gefahr von Kurzschlüssen oder Lichtbögen darstellen. Für zusätzliche Sicherheit während der Einrichtung und des eigentlichen Tests muss persönliche Schutzausrüstung getragen werden.

6. Testkonfigurationen und Schaltungsverbindungen

Für eine präzise Konfiguration des Prüfkreises ist der Anschluss von Sensoren, Kopplern und/oder Antennen an den angegebenen Überwachungspunkten erforderlich. Achten Sie auf eine ausreichende Abschirmung und Erdung, um externe Störeinflüsse zu vermeiden.

Effektive Verfahren sind unerlässlich, um Teilentladungen präzise zu erkennen und wertvolle Diagnosedaten zu gewinnen. Ein zuverlässiger Ansatz verbessert nicht nur die Zuverlässigkeit der Tests, sondern gewährleistet auch Sicherheit und Kontrolle während des Auswertungsprozesses für Personal und Ausrüstung.

Erforderliche Ausrüstung für Teilentladungstests

Um PD-Tests genau und konsistent durchzuführen, werden die folgenden Werkzeuge benötigt:

1. Hochspannungsquelle

Stabilität und Präzision resultieren aus der Verwendung eines Hochspannungsnetzteils. Das Netzteil gibt Energie gleichmäßig und mit minimalem Rauschen ab, was wichtig ist, um Signalstörungen zu vermeiden.

2. Koppelkondensator

Teilentladungssignale (TE), die mit Hochspannungsentladungen gekoppelt sind, müssen während der Messung isoliert werden. Die dielektrischen Suszeptibilitätsgrenzen des TE-Koppelkondensators ermöglichen die diskrete Messung der Spannung auf einem bestimmten Niveau.

3. Teilentladungsdetektor

Die mit Teilentladungen verbundenen Frequenzen liegen über 1 MHz. Die TE-Detektoren erfassen die bei Teilentladungen abgestrahlten Hochfrequenzsignale. Durch Echtzeitfilterung und -analyse werden die Prüfungen effizienter und präziser.

4. Hochfrequenz-Stromwandler (HFCT)

Die hydrophonbasierten HFCT-Sensoren werden zur Erkennung von TE-Aktivitäten in Kabel- und Erdverbindungen eingesetzt. Über einen breiten Frequenzbereich identifizieren diese empfindlichen Instrumente schnell kleinste Entladungssignale.

5. Oszilloskop oder Datenerfassungssystem

TE-Muster bestimmen die Art und den Ort des Defekts und quantifizieren sogar die bei einer elektrischen Entladung freigesetzte Energie. Zur Bestimmung dieser Faktoren werden Oszilloskope oder Hochgeschwindigkeits-Datenerfassungssysteme zur Visualisierung und Aufzeichnung von Wellenformen benötigt.

6. Akustische Sensoren (optional)

In Kombination mit anderen Werkzeugen können akustische Sensoren Ultraschallsignale von Teilentladungen erfassen. Sie sind nützlich, um TE-Aktivitäten in Transformatoren oder anderen geschlossenen Bereichen zu lokalisieren.

TE-Tests sind präzise und zuverlässig, wenn die oben genannten Geräte ordnungsgemäß kalibriert sind, den Industriestandards entsprechen und den Spezifikationen entsprechen. Jede Einheit muss außerdem den Vorschriften entsprechen, um Probleme mit elektrischen Isolationssystemen effizient zu identifizieren und zu beheben.

Welche Vorteile bieten Teilentladungstests und -überwachung?

Elektrische Systeme sind für die Aufrechterhaltung ihrer Sicherheit und Zuverlässigkeit auf die Überwachung und Prüfung von Teilentladungen angewiesen. Der Schutz der Infrastruktur vor potenziellen Schäden bei gleichzeitiger Überwachung der Systeme gewährleistet:

1. Präventive Fehlererkennung: Durch Überwachung können PD-Aktivitäten potenzielle Fehler erkennen, bevor es zu Krisen oder Störungen kommt, die zu Zerstörungen oder plötzlichen Ausfallzeiten führen.
2. Reduzierte Betriebskosten: Erhaltung und Schadensminderung bedeuten automatisch einen geringeren Anteil häufiger Austauschvorgänge, die zu den Betriebskosten beitragen; insgesamt sinken die Preise.
3. Verbesserte Leistung: Das Risiko katastrophaler Ausfälle kann die Systemleistung beeinträchtigen, aber während der PD-Überwachung, bei der die Risiken gemindert werden, verbessert sich die Leistung erheblich und die Zuverlässigkeit.
4. Vorbeugung von Notfallwartungen Sie sparen bei den Wartungskosten, die zuvor für Schäden an der Isolierung finanziert wurden, und vermeiden gleichzeitig die Kosten für Notfallreparaturen, die für verspätete Eingriffe finanziert wurden.
5. Geräteschutz: Letztendlich trägt die Überwachung der Isolierung dazu bei, wichtige Geräte vor unnötigen Risiken zu schützen und gleichzeitig das Personal vor gefährlichen Situationen zu bewahren.

Zusammengenommen machen diese Vorteile die Entladungsprüfung und -überwachung zu einer wichtigen Methode zur Überwachung der Funktionalität und Leistung von Hochspannungsgeräten.

Verbesserung der Zuverlässigkeit von Hochspannungsgeräten

Um die Zuverlässigkeit von Hochspannungsanlagen zu gewährleisten, sind strenge Testverfahren, modernste Technologien und vorausschauende Wartung erforderlich. Online-Zustandsüberwachungssysteme mit fortschrittlichen Sensoren erfassen kritische Messwerte wie Temperatur, Druck, Vibration und Teilentladungen. Mithilfe fortschrittlicher Algorithmen können diese Daten analysiert und Ausfälle mit bemerkenswerter Genauigkeit lange im Voraus vorhergesagt werden.

Erweiterte Diagnosen können durch künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen weiter verbessert werden. Subtile Mustererkennung und multifaktorielle Anomalieerkennung ermöglichen bessere Fehlervorhersagen und eine bessere Ursachenforschung als herkömmliche Verfahren. Zusätzliche Zuverlässigkeit bei Diagnosetests wird durch traditionelle Methoden wie FRA oder dielektrische Verlustmessungen erreicht, die die Einhaltung von Sicherheits- und Leistungsstandardwerten bestätigen.

Verbesserte Isoliermaterialien verstärken nicht nur die Schnittstellen, sondern erhalten auch die strukturelle Integrität. Gleichzeitig steigert der Einsatz optimierter Kühlsysteme die Leistung des Hochspannungssystems. In Verbindung mit der Einhaltung der IEC-60270-Normen für Teilentladungsprüfungen ist dies der richtige Weg, um die Sicherheit zu optimieren und gleichzeitig Ausfallzeiten zu minimieren.

Vermeidung von Stromausfällen durch Früherkennung

Der Einsatz von Überwachungsgeräten für Hochspannungselektronik ist unerlässlich, um Systemausfälle zu vermeiden. Diagnosetools wie Online-Teilentladungsüberwachung oder Wärmebildkameras ermöglichen eine kontinuierliche Systembewertung ohne Abschaltungen. Solche Echtzeitsysteme ermöglichen die Überwachung von Geräten auf mögliche Unregelmäßigkeiten wie Überhitzung, Isolationsfehler oder ungewöhnliche Entladungen, die auf sich entwickelnde Fehler hinweisen können. Das Risiko unerwarteter Systemausfälle wird minimiert, und Wartung und Instandhaltung erfolgen dank des Einsatzes dieser Technologien vorausschauend statt reaktiv. Branchenbeobachtungen zufolge tragen diese Technologien dazu bei, das Ausfallrisiko von Geräten zu reduzieren und die Wartungsplanung sowie die Entscheidungsfindung für alternde Geräte zu verbessern, indem sie eine bessere Planung geplanter Ausfälle ermöglichen. Für eine optimale Systemzuverlässigkeit müssen alle erfassten Daten mit den historischen Leistungsdaten des Systems abgeglichen werden, um Probleme zu identifizieren und zu beheben, bevor sie sich von einem beherrschbaren Zustand zu einem kritischen Ausfall entwickeln.

Kosteneffizienz regelmäßiger TE-Messungen

Die routinemäßige Teilentladungsmessung (TE) ist eine kostengünstige Methode zur Wartung und Optimierung elektrischer Anlagen. Durch systematische Überwachung kann der Betreiber Isolationsschwächen oder -fehler erkennen, lange bevor kritische Geräteschäden oder Betriebsausfälle auftreten. Studien zeigen, dass die proaktive Erkennung und Behebung von TE-Problemen die geschätzten Wartungskosten im Vergleich zu reaktiven Maßnahmen nach einem Ausfall um bis zu 30 % senken kann. Durch den Einsatz modernster Datenerfassungstechnologie lassen sich die Kosten zusätzlich senken, da durch die Automatisierung der Datenerfassung und Echtzeitanalyse deutlich weniger manuelle Arbeit erforderlich ist. Dies erhöht langfristig die Zuverlässigkeit und Sicherheit des Systems erheblich und senkt gleichzeitig die Gesamtbetriebskosten der elektrischen Anlagen.

Wie analysiert man Teilentladungssignale?

Um eine effektive Analyse von Teilentladungssignalen durchzuführen, müssen diese wichtigen Verfahren befolgt werden:

1. Signalerkennung: Zur Erkennung von TE-Aktivitäten wird der Einsatz hochempfindlicher Sensoren wie Ultraschall oder elektromagnetischer Sensoren empfohlen. Stellen Sie außerdem sicher, dass Geräte und Sensoren gut kalibriert sind, um falsche Messwerte zu vermeiden.
2. Datenerfassung: Nutzen Sie herkömmliche TE-Überwachungsinstrumente, um die erkannten Signale zu messen und aufzuzeichnen. Die Datenerfassung sollte über einen ausreichend langen Zeitraum erfolgen, um Basismuster zu liefern und Rauschen zu reduzieren.
3. Signalverarbeitung: Entfernen Sie die PD-Signale mithilfe von Rauschfiltertechniken aus dem Rauschen. Visualisieren Sie die Signale mit geeigneter Software, um wichtige Größen wie Amplitude und Frequenz zu extrahieren und anzuzeigen.
4. Mustererkennung: Überlagert die verarbeiteten Signale mit bekannten Signalmustern gängiger Teilentladungsarten wie Korona oder Oberflächenspuren. Hilft, Art und Ursprung der Entladung zu bestimmen.
5. Bewertung und Diagnose: Bewerten Sie den Schweregrad der Entladungsaktivität unter Berücksichtigung ihrer Intensität und Veränderung im Laufe der Zeit. Vergleichen Sie die Ergebnisse mit dem Systemdesign und den Branchenstandards, um zu entscheiden, ob Maßnahmen erforderlich sind.

Die Eigenschaften des PD-Pulses verstehen

Die Eigenschaften von Teilentladungsimpulsen (TE) werden von verschiedenen Faktoren wie der Energiefreisetzungsrate und der Impulsfrequenz beeinflusst. Faktoren wie Isolationstyp, innere Defekte und die Höhe der angelegten elektrischen Spannung wirken sich direkt auf die Energiefreisetzung aus. Beispielsweise sind bei Feststoffisolierungen die elektrischen Felder in den Hohlräumen des Isolators oft stärker als an der Oberfläche, was im Vergleich zu Oberflächenentladungen zu einer höheren Energiefreisetzung führt.

Moderne Hochgeschwindigkeits-TE-Messsysteme und Zeitbereichsreflektometrie in Verbindung mit Hochfrequenz-Stromwandlern ermöglichen präzise TE-Impulsmessungen. Diese Diagnosesysteme liefern wertvolle Details, beispielsweise Anstiegszeit, Impulswiederholrate und phasenaufgelöste Verteilungen, die für die Kartierung der Entladungsaktivität und die Mustererkennung unerlässlich sind. Auch Luftfeuchtigkeit, Temperatur und sogar die Betriebsfrequenz beeinflussen den TE-Impuls maßgeblich und sind daher für die Analyse wichtig.

Mit modernen Analysemethoden und Erkennungstechnologien können Ingenieure TE-Impulse heute genauer definieren und analysieren, was wiederum prädiktivere Wartungsstrategien und eine verbesserte Zuverlässigkeit von Hochspannungsgeräten ermöglicht hat.

Software und Tools zur Teilentladungsmessung und -analyse