Teilentladungsdiagnostik von hochbelasteten Isoliersystemen auf Epoxidharzbasis
Michael Budde
Die Zustandsbewertung einer elektrischen Isolierung mittels diagnostischer Messmethoden erfolgt zumeist mit integrierenden Verfahren, wie z.B. dielektrische Kennwerte oder – zur Erkennung lokaler Schädigungen, wie z.B. Mikrohohlräumen – mit Teilentladungs-(TE-)messungen. Für die zustandsorientierte Instandhaltung und Wartung von elektrischen Betriebsmitteln gewinnt die Teilentladungsmesstechnik und -analyse mehr und mehr an Bedeutung, da es durch Diagnosegrößen möglich ist, den Alterungszustand zu definieren und damit den Instandhaltungsaufwand unmittelbar auf die betroffenen Betriebsmittel zu fokussieren. Geeignete Diagnosegrößen, die eine Alterung der Isolierung unter Freiluftbedingungen und elektrischer Feldbeanspruchung hinreichend korrekt beschreiben, gilt es zu identifizieren. Damit können bei erhöhter Prozesssicherheit die Life-Cycle-Kosten erheblich reduziert werden. Der für größere Kavitätendurchmesser (ab 1 mm) bekannte Gasentladungsprozess und die dafür in der Literatur gebräuchlichen physikalischen Modelle werden auf ihre Übertragbarkeit auf geringere Durchmesser überprüft. Neben diesem rein
physikalisch/mathematischen Modell liefern Simulationen mittels eines FEM-Modells bestätigende und ergänzende Ergebnisse. Die negativen Auswirkungen der angewendeten Feuchtigkeitsalterung betreffen alle wesentlichen Eigenschaften der Isolierung und bilden damit die Prozesse an Betriebsmitteln für Außenanwendungen beschleunigt ab. Dielektrische Werte (dielektrischer Verlustfaktor tan, relative Dielektrizitätszahl r’) degradieren mit zunehmender Feuchtigkeitsaufnahme und führen zu einer verstärkten Verdrängung des elektrischen Feldes vom Epoxidharz in die gasgefüllten Mikrokavitäten mit geringerer Dielektrizitätszahl. Es kommt also zu einer Beeinflussung der integralen Größe r’ auf die TE-Kenngrößen. Im Rahmen der Versuche werden mineralisch gefüllte Epoxidharzprüfkörper gealtert, gemessen und ausgewertet; mögliche TE-Kennwerte wie Einsetzfeldstärke, TEIntensität, Impulswiederholrate und ein neu eingeführter Phasenwinkel auf Ihre Eignung als Diagnosegrößen untersucht. Zusätzliche Messungen künstlicher und damit in den Abmessungen bekannter Mikrokavitäten verfolgen das Ziel, die vorher eingeführten Diagnosegrößen samt deren Modellierung zu bestätigen.
