prüf- und diagnoseverfahren

PRÜF- UND
DIAGNOSE
VERFAHREN
PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
Inbetriebnahmeprüfungen und Zustandsanalysen
für Übertragungs- und Verteilnetze
ENERGIE IST UNSER ELEMENT
MONTAGE IST UNSERE BASIS
INSTANDHALTUNG UNSERE LEIDENSCHAFT
INSTANDSETZUNG UNSERE PROFESSION
2 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
LOTHAR KOOPMANN
GESCHÄFTSFÜHRER
KOOPMANN GRUPPE
„Eine objektive Diagnose kann nur
erfolgen, wenn die Möglichkeit zum
Einsatz unterschiedlicher Diagnoseverfahren sichergestellt ist.“
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 3
WIR STELLEN UNS IHREN AUFGABEN
INBETRIEBNAHMEPRÜFUNGEN UND DIAGNOSEN
Trotz größter Sorgfalt und hoher Betriebszuverlässigkeit können Beschädigungen während der Kabelverlegung, Fehler bei der Garniturenmontage sowie
alterungsbedingte Schäden an Kabeln, Muffen und
Endverschlüssen nie vollständig ausgeschlossen werden. Zudem sorgen verschärfte Wettbewerbsbedingungen und Kostendruck dafür, dass bestehende Installationen im Bereich der Energieversorgung immer
intensiver ausgelastet und länger genutzt werden. Diese veränderten Bedingungen erschweren den zuverlässigen Betrieb Ihrer Übertragungs- und Verteilungsnetze.
Inbetriebnahmeprüfungen
TE-Diagnose
Offline
Ausfällen und Problemen können Sie jedoch effizient
vorbeugen: Mit unseren Prüfungen und Diagnosen
können Fehler und Schädigungen frühzeitig erkannt
und behoben werden. Netzausfälle und die damit einhergehenden Folgekosten können Sie dadurch vermeiden. Von der VLF-Prüfung mit 0,1 Hz über die effektive
und variable Wechselspannungsprüfung mit 50 Hz bis
hin zur Diagnose und Teilentladungsmesstechnik bis
zu 400 kV DAC beherrschen wir alle relevanten Prüfverfahren. Wir sind in der Lage, die Messungen Onshore
und Offshore durchzuführen und schaffen belastbare
Grundlagen für weitere Maßnahmen.
Prüfungen sind schon vor der ersten Inbetriebnahme
eines Kabels sinnvoll und geboten. Alle Komponenten sind dann noch ideal zu erreichen und die Qualität
der neu errichteten Kabelanlage wird nachgewiesen.
Später ermöglicht eine permanente bzw. periodische
Zustandsanalyse die Erkennung sich abzeichnender
Fehler und eine zustandsorientierte Instandhaltung
des Netzes, die ebenfalls Störungen während des Betriebs vorbeugt.
Tan Delta
Kosten für die
Instandhaltung
Dielektrische Diagnose
Online
Offline
Ereignisorientierte
Instandhaltung
Periodische
Instandhaltung
Zustandsorientierte
Instandhaltung
Schwelle für die
Erneuerung des
Betriebsmittels
TE-Diagnose
Zustandsanalyse
Maximale
Lebensdauer des
Betriebsmittels
Nutzungsdauer des Betriebsmittels
Die Sammelschienenprüfung mit 50 Hz ist auch
heute noch die effektivste Prüfmethode wenn es
um die Prüfung von Transformatoren und Schaltanlagen mit geringer Kapazität geht.
Qualitativer Kostenvergleich von Instandhaltungsstrategien
4 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
DIE INBETRIEBNAHMEPRÜFUNG
MIT 0,1 HZ VLF ODER TE-DIAGNOSE
Da bei der Inbetriebnahmeprüfung die Isolierung der
Kabel noch neu ist, liegt das Hauptaugenmerk der
Diagnose auf der Verlege- und Montagequalität. So
werden beispielsweise Mantelfehler durch mechanische Beschädigungen während des Verlegens oder
die unsachgemäße Montage von Muffen und Endverschlüssen erkannt. Das anzuwendende Verfahren bei
Inbetriebnahmeprüfungen ist abhängig von der Spannungsebene. Mittelspannungskabel werden überwiegend mit einer 0,1 Hz-Spannung geprüft. Praktische
Felderfahrungen und zahlreiche wissenschaftliche
Untersuchungen haben die Effektivität dieser Prüfmethode für PE/VPE, Papiermassekabel und deren
Garnituren bewiesen und bestätigt. Hochspannungskabel werden aus Kostengründen oftmals nur mit einer
24-Stunden-Prüfung bei U0 in Betrieb genommen. Wesentlich aussagekräftiger ist hingegen die Prüfung mit
einer gedämpften Wechselspannung DAC und Spannungen größer U0.
Um Informationen über die Montage- und Verlegequalität Ihrer Kabel zu erhalten und solche Montagefehler
aufzudecken, die erst mit der Zeit zum Problem werden, empfiehlt es sich, Ihre Kabel auf Teilentladungen
zu überprüfen. Denn mit vielen Fehlern gehen bekanntermaßen Teilentladungen einher, lange bevor es zum
Ausfall des betreffenden Bauelements kommt.
Unter Teilentladung ist der elektrische Teildurchschlag
eines Isoliersystems zu verstehen, d. h. es wird dabei
nur ein lokal begrenzter Bereich der gesamten Isolierung überbrückt. In Kabeln sind TE-Fehlstellen in der
Regel ionisierungsfähige gasgefüllte Hohlräume, entstanden durch Montagefehler, thermische Alterung
in Muffen und Endverschlüssen oder fehlende Imprägniermasse in Papierkabeln. Eine Ablösung oder
Unebenheit der halbleitenden Schicht hat ebenfalls
Teilentladungen zur Folge.
Inbetriebnahmeprüfung
0,1 Hz VLF
TE-Diagnose
Endverschluss
Schwachstelle
Muffenproblem
Auch Inbetriebnahmeprüfungen im Offshore-Bereich sind für uns kein Problem – beispielsweise mit unserer mobilen VLF-Anlage oder mit
unserem OWTS-System bis 400 kV.
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 5
Aus diesem Grund werden Inbetriebnahmeprüfungen sinnvollerweise immer öfter mit einer Teilentladungs-Diagnose kombiniert oder gänzlich durch diese
ersetzt. Mittels der TE-Diagnose können alle Arten von
Montagefehlern einfach erkannt und lokalisiert werden
und Sie können Kosten für vermeidbare Instandsetzungen sparen.
In Abhängigkeit von der Länge des zu testenden Kabels und dessen längenabhängiger Kapazität entsteht
eine schwingende Spannung mit einer Frequenz von
50 Hz bis zu einigen 100 Hz.
Die OWTS HV 250 ermöglicht Inbetriebnahmeprüfungen bis 400 kV.
Im Gegensatz zu 0,1 Hz-basierten Methoden ermöglicht diese betriebsnahe Frequenz eine Feststellung der
TE-Fehlstellen unter sehr betriebsnahen Bedingungen.
Gleichzeitig ist es dadurch möglich, auch im Bereich
der Betriebsfrequenz zu bleiben, was eine kabelschonende, zerstörungsfreie Prüfung erlaubt. So wird die
Funktionalität Ihrer Netzinfrastruktur vom ersten Tag
des Betriebs an sichergestellt und ungeplante Ausfälle und Reparaturen werden deutlich reduziert. Unsere
Teilentladungs-Diagnostik deckt mit 400 kV jede Anwendung vom unteren Mittelspannungsbereich bis hin
zur Hochspannung ab.
6 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
ZUSTANDSORIENTIERTE INSTANDHALTUNG
DURCH KONTINUIERLICHE ZUSTANDSANALYSE
Zustandsanalyse
TE-Diagnose
Offline
Endverschluss
Dielektrische Diagnose
Online
Schwachstelle
itoring
on
/M • VLF Tests
• Manteltest
• TE-Diagnose
• Dielektrische
Diagnose
• Monitoring
• Datenanlyse
und Ergebnisauswertung
• Planung der
Unterhaltungskosten
Pl
an
ung
Muffenproblem
Gealtertes Kabelsegment
Die kontinuierliche Zustandsanalyse versorgt Ihr Unternehmen mit allen relevanten Informationen zum aktuellen Zustand Ihres Netzes. Es entsteht ein Kreislauf
aus Messung, Analyse und revolvierender Planung.
Auf Basis der gewonnenen Erkenntnisse wird eine zustandsorientierte Instandhaltungsstrategie möglich.
Diese stellt den planvoll kontinuierlichen – und deshalb
wirtschaftlichen – Einsatz Ihrer Ressourcen sicher:
•E
rneuerungsmaßnahmen von Kabeln
aufgrund von deren Zuständen
• effektive Planung der Instandhaltungsarbeiten
• nachhaltige Reduktion von ungeplanten
Ausfällen
lyse
Ana
Mes
su
ng
Ausbau und Instandhaltung eines Kabelnetzes markieren bedeutende Kostenblöcke in der Budgetplanung
eines EVU. Dementsprechend kommt dem Wissen
um den aktuellen Zustand eines Netzes auch unter
finanzplanerischen Aspekten eine besondere Bedeutung zu: Je präziser Wartungsaufgaben, Instandsetzungen und der Austausch von Anlagen geplant
werden können, desto wirtschaftlicher kann das Netz
betrieben werden.
Tan Delta
Mit Hilfe verschiedener Diagnoseverfahren können
alterungsbedingte Schäden an der Isolierung von
verlegten Kabeln sicher erkannt werden. Durch eine
umfassende Netzzustandsanalyse lassen sich zudem
Fragestellungen im Hinblick auf die Betriebssicherheit,
die Isolierstoffqualität und die Restfestigkeit beantworten. So kann eine aussagekräftige Prognose über
das zukünftige Ausfallrisiko erstellt werden. Selbstverständlich haben die von uns eingesetzten Diagnoseverfahren keinerlei Schädigungen oder gar Zerstörungen des Messobjektes zur Folge.
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 7
DIE DIELEKTRISCHE DIAGNOSE
MIT TAN DELTA (tan δ-WINKELFUNKTION)
Der Zustand der Isolierung von Kabeln wird durch die
normale Alterung im Laufe der Betriebsjahre sowie
durch äußere Einwirkungen beeinflusst. Hierzu zählen
unter anderem das Eindringen von Feuchtigkeit sowie
die normalen und außergewöhnlichen Betriebsbelastungen, wie z. B. Überlast oder Überspannungen.
Die Verfahren zur Dielektrischen Zustandsbestimmung
sind auf die spezifischen physikalischen Eigenschaften
der Papier- und VPE-Isolierungen abgestimmt. Alterungseffekte, wie z. B. Water Trees (Wasserbäumchen)
in VPE-Kabeln oder die Zellulosezersetzung bei Papiermasse-Kabeln, können mittels der Dielektrischen
Diagnose im Frequenz- oder Zeitbereich erkannt werden. Folglich lässt sich die Betriebssicherheit von
Kabelstrecken mit der von uns angewendeten 0,1 Hz
Verlustfaktormessung mit Tan Delta sehr genau beurteilen.
Dabei wird der Verlustfaktor tan δ bei festgelegten sinusförmigen 0,1 Hz-Prüfspannungen und variierender
Spannung gemessen. Der Winkel δ zwischen dem
idealen kapazitiven Strom und dem komplexen Strom
wird maßgeblich vom ohmschen Ableitstrom der Isolierung bestimmt. Je größer der ohmsche Strom, desto
größer ist der Winkel δ und umso schlechter ist der
Zustand des Kabels. Analysiert wird der Wert des tan δ
bei den verschiedenen angelegten Spannungspegeln
sowie die Veränderung des tan δ mit der Spannung.
Der Tan Delta-Messzusatz beispielsweise integriert in einen Diagnosemesswagen
8 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
ONLINE- UND OFFLINE-TEILENTLADUNGS-MESSVERFAHREN FÜR ZUSTANDSORIENTIERTE INSTANDHALTUNG
Eine umfassende Zustandsbeurteilung des Netzes
erfordert neben den Dielektrischen Diagnoseverfahren zusätzlich auch TE-Messungen. Während bei Inbetriebnahmeprüfungen die Beurteilung der Montage- und Verlegequalität des Kabels im Vordergrund
steht, ist bei der zustandsorientierten Instandhaltung
die Beurteilung des Zustands der betriebsgealterten
Garnituren und der Isolierung des Kabels von Interesse. Durch das Offline-TE-Messverfahren können z. B.
die Austrocknung einer Papierisolierung oder äußerliche Beschädigungen durch Bauarbeiten diagnostiziert
werden. Ergänzend hierzu bietet das Online-TE-Monitoring die Überwachung des Kabels und ermöglicht
die Vorselektierung von TE-behafteten Kabeln. Anschließend kommen die Offline-TE-Messverfahren zur
Lokalisierung der Fehlstellen zum Einsatz.
Monitoring mittels des
Online-TE-Messverfahrens
Für das Online-TE-Monitoring ist kein Freischalten des
Kabels erforderlich. Hierdurch wird der organisatorische Aufwand verringert. Zudem können Lasteinflüsse
auf die Entwicklung der Teilentladung im Kabel erkannt
werden. Daher ist das Verfahren ideal geeignet für die
Trendüberwachung z. B. von Industrienetzen.
Lufteinschlüsse zwischen Verbinder und Isolierstrecke
Oberflächenteilentladung auf Feldsteuerkörper innerhalb defekter
Mittelspannungsmuffe
Durchschlag des Muffenkörpers im Verbinderbereich
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 9
Lokalisierende Diagnose mittels des
Offline-TE-Messverfahrens
Zur Lokalisierung der TE-Impulse, z. B. nachdem mittels Online-TE-Messverfahren kritische TE-Werte gemessen wurden, ist eine Offline-TE-Messung geeignet.
Unbeeinflusst von den Störpegeln des Online-Betriebs
erlaubt diese bewährte Technologie eine hochempfindliche und präzise Lokalisierung von Teilentladungen.
Hierbei können sowohl die TE-Einsetzspannung PDIV
als auch die TE-Aussetzspannung PDEV ermittelt werden. Zusammen mit der Höhe der Teilentladungen ist
die PDIV einer der wesentlichen Indikatoren, ob Muffen
oder Kabelstrecken ausgetauscht werden müssen.
Die TE-Einsetzspannung Ui (PDIV) ist die Spannung,
die beim Erhöhen der Prüfspannung zu wiederkehrenden
TE-Signalen führt, welche den Grundstörpegel überschreiten. Bei Absenkung der Prüfspannung setzen ab
einem bestimmten Spannungspegel die Teilentladungen
wieder aus. Dieser TE-Aussetzspannung Ue (PDEV)
genannte Wert kann niedriger als die PDIV sein. Der
Effekt ist abhängig von der Fehlerart und für Diagnosezwecke nützlich.
Bedienbereich für mobile Teilentladungsdiagnostic OWTS M-60
Darstellung der Intensität von Teilentladungen in Abhängigkeit
des Phasenwinkels
10 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
OWTS –
EINE EINZIGARTIGE TECHNOLOGIE
Ein System – viele Vorteile
Die OWTS-Technologie (OWTS = Oscillating Wave Test
System) ermöglicht das einfache Erkennen und Lokalisieren sowohl von alterungsbedingten Schwachstellen
als auch von Beschädigungen des Kabels. Das integrierte Tan Delta-Verfahren liefert zudem eine sehr gute
Einschätzung über den Zustand des Isoliermediums.
Auch bei der Beurteilung von Hochspannungskabeln
bietet die OWTS-Technologie Vorteile: Der Großteil der
verlegten HS-Kabel sind über 30 Jahre alte, papierisolierte Kabel, Gasinnen- und Gasaußendruckkabel oder
Öldruckkabel. Mittels OWTS-Technologie können diese Kabel sowohl auf lokale Fehlstellen untersucht als
auch integral mit Tan Delta diagnostiziert werden.
Lange Leitung? Kein Problem!
Wir verfügen über OWTS-Geräte von SebaKMT, die
durch außergewöhnlich hohe Prüfleistungen überzeugen. Kabel von 20 oder mehr Kilometern können ohne
Probleme mit einer Anlage normgerecht geprüft werden. Im Gegensatz zur einfachen 24-Stunden-Prüfung
bei U0, erlaubt die OWTS-Technologie die Prüfung und
Diagnose mit erhöhten Spannungen. Dies bedeutet,
dass auch betriebsgefährdende Montagefehler mit einer Einsetzspannung oberhalb U0 erkannt und lokalisiert werden können. Wir können mit unseren Geräten
Versorgungsnetze bis 220 kV analysieren. Selbst Inbetriebnahmeprüfungen an Offshore- oder Onshore-Kabeln von Windparks sind kein Problem.
OWTS-Equipment im internationalen Einsatz
Spannungsteiler
• Eingebettetes Computersystem mit Fernbedienung
(Steuergerät, TE‐Analysator)
• Digitale Signalverarbeitungskarte mit Koppelkondensator
(TE‐Erkennung)
HochspannungsInduktivitätseinheit
Moderner Hochspannungsschalter
mit per LWL getriggerten
HS‐Thyristoren (LTT)
Hochspannungsnetzteil (HVPS)
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 11
Sichere, einfache, zerstörungsfreie Diagnose
Die Funktionsweise der OWTS-Technologie basiert
auf einem Resonanzkreis zwischen der Kabelkapazität
und der Drossel des OWTS-Systems. Das Prüfobjekt
wird innerhalb weniger Sekunden auf die gewünschte Spannung aufgeladen und anschließend über einen
Hochspannungsschalter und eine Luftdrossel entladen. Damit entsteht eine oszillierende Spannung,
deren Schwingfrequenz von der Induktivität der Luftdrossel und der Kapazität des Prüfobjektes abhängt.
Die oszillierende Spannung (DAC Spannung, Damped AC) ist eine international akzeptierte, normierte
Prüfspannung. In Abhängigkeit von der Länge des zu
testenden Kabels und dessen längenabhängiger Kapazität entsteht eine schwingende Spannung mit einer
Frequenz, die sich nahe der Betriebsfrequenz bewegt.
Entgegen der 0,1 Hz-basierten Methode ermöglicht
dies eine Feststellung der TE-Fehlstellen unter betriebsnahen Bedingungen und erlaubt einen Vergleich
der TE-Parameter wie z. B. der TE-Einsetzspannung
PDIV. Auch der Prüfpegel bleibt so im Bereich der
Betriebsspannung, was eine kabelschonende, zerstörungsfreie Prüfung erlaubt.
Die Lokalisierung der TE-Fehlstellen erfolgt mittels einer Software. In halb- oder vollautomatischem Ablauf
werden die Entfernungen der aufgezeichneten und
gespeicherten TE-Signale analysiert. Ergebnis dieser
Auswertung ist das Mapping der TE-Fehlstellen.
MV-Diagnosefahrzeug
Der TE-Messkreis wird nach IEC 60270 kalibriert. Durch
stufenweise Erhöhung der Prüfspannung wird die PDIV
ermittelt. Die TE-Aussetzspannung PDEV ist durch den
gedämpften Spannungsverlauf eindeutig bestimmbar.
HV-Teilentladungsdiagnostic im Einsatz
Während der Messung ist die Oszillation der vom Prüfgerät
erzeugten Spannung deutlich zu erkennen.
Die Analyse zeigt für alle 3 Phasen des Systems Teilentladungen auf.
Teilentladungen treten in mehreren Muffen, verteilt über die Kabellänge von 6500 m auf.
12 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
PRÜFUNG UND DIAGNOSE
VON LEISTUNGSTRANSFORMATOREN
Mit der heute verfügbaren Messtechnik sind Zustandsbewertungen von Transformatoren wirtschaftlich durchführbar, technisch abgesichert und hilfreich bei der
unterbrechungsfreien Energieversorgung und Planung
der zukünftigen Investitionen.
Leistungstransformatoren sind ein wichtiges Betriebsmittel in Energieübertragungs- und Verteilungsnetzen.
Sparmaßnahmen führen dazu, dass heute jahrzehnte
alte Geräte in den Netzen verbleiben und mit höherer
Auslastung betrieben werden, als ursprünglich geplant. Dies führt zu starker Beanspruchung und hohem
Ausfallrisiko.
Die Prüfung und Diagnose von Leitungstransformatoren sind deshalb enorm wichtig. Ausfälle und Ersatzlieferungen sind kostspielig und zeitintensiv. Durch
die geschlossene Bauweise ist es nicht möglich, das
Innenleben eines Transformators zu begutachten. Besonders bei gebrauchten Modellen ist es unerlässlich,
eine präzise Zustandsinformation zu haben.
Zu den möglichen Prüfungen und diagnostischen
Untersuchungen zählen die Ermittlung des Isolierölzustandes, Widerstandsmessung von Isolation
und Wicklung, Prüfung von Übersetzungsverhältnis,
Schaltgruppe und Spannungsfestigkeit sowie die DFR
(Dielektrischer Frequenz Gang) und FRA (Frequency Response Analysis), die den „Fingerabdruck“ des
Transfomators liefert.
Unsere Spezialisten prüfen, überholen und setzen pro
Jahr ca. 400 Verteiltransformatoren bis 6 MW instand.
Darüber hinaus werden zwischen 60 und 80 neue
Transformatoren in eigenen Projekten im Zuge einer
Lieferung eingebaut und in Betrieb genommen.
Viele Prüfungen und Diagnosen können unsere ausgebildeten Spezialisten vor Ort mit Hilfe von mobilem
Equipment durchführen. Darüber hinaus befinden sich
weitere Prüfeinheiten im Trafo-Servicecenter. In regelmäßigen Schulungen werden die neuesten Methoden
erlernt oder vertieft. Die Verwendung von modernstem
Equipment gehört seit Jahren zu unserem Anspruch.
Mobiles Equipment für Ölanalysen
elektrische
Gründe im Netz
Ausführungsmängel
andere Gründe
Feuchtigkeit
Kontakte,
Anschlüsse usw.
Wartungsgründe
Blitzeinschlag
Isolationsgründe
Spulen eines Mittelspannungstransformators
Mögliche Fehlerursachen | Quelle: Cigré, IEEE, Hartford S&B Univ.
of Queensland, ZTZService Canadian EI Assosiation, Etc...
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 13
FREQUENCY RESPONSE ANALYSIS (FRA)
ZUR ERMITTLUNG DES FINGERPRINTS
Ein Transformator besteht aus mehreren Kapazitäten,
Induktivitäten und Widerständen, einem komplexen
Kreis, der einen einmaligen Fingerabdruck oder eine
Signatur erzeugt, sobald Prüfsignale bei diskontinuierlichen Frequenzen eingespeist werden.
Die Frequenzganganalyse wird durchgeführt, um die
elektrische und mechanische Unversehrtheit des Aktivteils (Kern, Wicklungen, Pressstrukturen) eines Leistungstransformators zu überprüfen.
Messaufbau
Bei der Bestimmung der Übertragungsfunktion wird
das gesamte elektrisch wirksame Netzwerk ab dem
Signalaufzeichnungsgerät erfasst. Somit wird nicht nur
das Frequenzverhalten des Transformators, sondern
auch das Frequenzverhalten des Messaufbaus festgehalten.
Deshalb sind die vom Messaufbau hervorgerufenen
Einflüsse gering und vor allem konstant zu halten.
Die Frequenzganganalyse wird angewandt bei
• Qualitätsprüfungen während der Herstellung
• vor und nach Kurzschlussprüfungen im Werk
• nach jedem Transport
• nach einem Kurzschlussfehler
• nach Erdbeben und Blitzeinschlägen
•
wenn nach Gasanalysen und Vibrationsüberwachungen Verdacht besteht
• vor und nach Wartungsarbeiten
50 Ω
Meas.
V
V
Gen. Ref.
0,2-20
Vpp
50 Ω
V
V
V
V
50 Ω
~
Messaufbau der Frequenzganganalyse
Frequenzgangantwort eines fehlerfreien Transformators
Frequency Response Analysis zeigt schwerwiegende Fehler
14 | KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN
DIAGNOSTIK
VON TRANSFORMATOREN
Die Zuverlässigkeit von Transformatoren ist für die
Versorgung des Kunden mit elektrischer Energie unerlässlich. Dabei sind Transformatoren elektrischen,
mechanischen, thermischen sowie umweltbedingten
Einflüssen ausgesetzt. Im Falle eines Transformatordefekts können je nach Größe und Besonderheit des
Transformators Lieferzeiten von mehreren Monaten
entstehen.
Damit unvorhergesehene Ausfälle verhindert, der Zustand abgeschätzt und Wartungsarbeiten zeitlich besser geplant werden können, führen wir Diagnosemessungen durch.
Isolieröl
Die Analyse des Isolieröls kann Aufschluss über den
chemischen sowie elektrischen Zustand liefern. Dabei
können im Labor folgende Punkte überprüft werden:
Reinheit, Farbzahl, Neutralisationszahl, Durchschlagspannung, Wassergehalt, Grenzflächenspannung,
Furan-Bestimmung, Gas-in-Öl-Analyse, Dielektrischer
Verlustfaktor
Isolationswiderstand
Im Inneren des Transformators müssen die Leiter gegeneinander sowie zum Kessel hin isoliert sein, damit
es zu keinem Überschlag kommt. Die Messung dieser Isolationsstrecken erfolgt üblicherweise mit einer
Gleichspannung von 5 kV. Mithilfe der GUARD-Technologie fließen unerwünschte Kriechströme über den
GUARD-Anschluss ab und somit geht lediglich der
Leckstrom in die Messung ein.
Wicklungswiderstand
Mithilfe der Wicklungswiderstandsmessung können
Windungsschlüsse- und Unterbrechungen sowie Verbindungsprobleme und Stufenschalterfehler erkannt
werden. Gemessen wird hierbei der Gleichstromwiderstand der einzelnen magnetischen Windungen. Für die
erforderliche Magnetisierung wird die Simultane-Wicklungs-Magnetisierung (SWM) angewandt.
Übersetzungsverhältnismessung
Das Leerlaufspannungsverhältnis zwischen Ober- und
Unterspannung ist in etwa gleich dem Wicklungsverhältnis des Transformators. Bei der Übersetzungsverhältnismessung wird ober- bzw. unterspannungsseitig
eine Spannung angelegt und die in der anderen Wicklung induzierte Spannung gemessen. Mit Hilfe dieser
Messung können Defekte in der Wicklung (inkorrekte
Windungszahl, Polarität oder Phasenverschiebungswinkel), Isolationsfehler (zerstörte Zwischenwindungsisolation, großer zwischenphasiger- oder Phase-ErdeFehler) sowie Stufenschalterfehler ermittelt werden.
Spannungsfestigkeitsprüfung
Bei dieser Prüfung wird die Spannungsfestigkeit zwischen den Wicklungen sowie dem Kessel überprüft.
Die Wicklungen müssen die angelegte Spannung eine
Minute lang halten, ohne dass es zum Überschlag
kommt.
Dielektrischer Frequenzgang (DFR)
Die dielektrische Frequenzgangmessung wurde ein
wichtiger Teil der Zustandsdiagnose von Isolierungssystemen. Hierbei werden die Kapazität sowie der Verlust-/Leistungsfaktor in Abhängigkeit von der Frequenz
im Bereich von mHz bis kHz gemessen. Das Ergebnis
ist eine Beurteilung des Feuchtigkeitsgehalts im Isolieröl sowie in der Festisolierung, der ausschlaggebend
für den Zustand und die Lebensdauer eines Transformators ist.
Verlustfaktor
Tan Delta Messung
DFR
1 mHz
50 Hz
1 kHz
Frequenz
Unterschiede der Messbereiche von Tan Delta Messung und DFR
KOOPMANN | PRÜF- UND DIAGNOSEVERFAHREN | 15
TEILENTLADUNGSMESSUNG
AN SAMMELSCHIENEN
Teilentladungen bei feststoffisolierten
Komponenten
Die Praxiserfahrung zeigt, dass noch Jahre nach der
Montage oder Reparaturarbeiten Störfälle durch Montagemängel auftreten. Dabei ist besonderes Augenmerk auf Komponenten mit festem Dielektrikum wie
Muffen und feststoffisolierte Sammelschienen zu legen. Bei diesen Komponenten können durch feinste
Einschlüsse sowie kleinste Montagefehler Teilentladungen entstehen, die über Monate und Jahre die Isolation weiter schädigen und zu einem Durchschlag führen können. Dies hat den Ausfall der Komponente und
damit verbundene Reparatur- sowie Ausfallkosten zur
Folge. Um solche Fehlstellen im Voraus zu detektieren
und somit Störungen des Betriebs zu verhindern, kommen Teilentladungs-Messsysteme zum Einsatz.
Kompaktes, mobiles TE-Messsystem
für Sammelschienen
Für die Teilentladungsprüfung von Sammelschienen kommt ein modernes 100-kV-Messsystem von
H+H High Voltage Technology inklusive MPD 500 von
OMICRON zum Einsatz. Die Teilentladungsmessung
erfolgt dabei nach IEC 60270 (DIN EN 60270 VDE
0434). Ergänzt wird das Portfolio durch die Möglichkeit, eine Stehwechselspannungsprüfung bei 50 Hz
durchzuführen. Der Anschluss mittels u. a. T-Stecker
und Pfisterer-Stecker ermöglicht es, eine große Bandbreite an Schaltanlagen prüfen zu können. Zudem erlauben die kompakten Maße der Prüfeinrichtung den
Transport und Einsatz selbst an schwer zugänglichen
Schaltanlagen.
Mithilfe dieses Messsystems besteht die Möglichkeit
einer Überprüfung und Abnahme der Montagearbeiten
an Sammelschienen von Mittelspannungsschaltanlagen unterschiedlicher Hersteller. Wiederholungsprüfungen nach mehreren Jahren sichern den zuverlässigen Einsatz für einen störungsfreien Betrieb und
bewahren den Betreiber vor unerwarteten Ausfällen
der Schaltanlage aufgrund von Teilentladungen. Damit leistet die Teilentladungsmessung einen wertvollen
Beitrag zur Planung von Investitionen.
110 kV-Teilentladungs-Messsystem
Feststoffisolierte Sammelschiene
KOOPMANN
UNSERE STANDORTE
Koopmann Energie- und
Elektrotechnik Hannover GmbH
Osteriede 6
30827 Garbsen
elektro Koopmann GmbH
Zum Brook 19-21
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Am Weidufer 34
28844 Weyhe-Leeste
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Tel. +49 (0) 2845 45 23
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ThyssenKrupp Steel Europe AG
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Tel. +49 (0) 5407 346 90 3
Fax +49 (0) 5407 346 90 99
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15II DD 0005 TI#5516
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Elektrotechnik Niederrhein GmbH
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