Teilentladungen

Hintergrund
 

Teilentladungsaktivität ist eine elektrische Entladung, welche die Elektroden zwischen einem Isolierungssystem unter hoher Spannung des elektrischen Feldes nicht komplett überbrückt, was zu einem dielektrischen Durchschlag führt. Sie kann an jeder Stelle des Isolierungssystems auftreten, an der die Stärke des elektrischen Feldes höher ist, als die Durchschlagsfestigkeit des Isolierungsmaterials. Sie tritt als Symptom einer Vielzahl an Fehlermechanismen in Bezug auf ein Hochspannungssystem auf. Durch die Durchführung einer TE-Messung können TE-Aktivitäten frühzeitig erkannt und weiters Betriebsausfälle oder sogar schwerwiegendere Folgen verhindert werden.

   

Teilentladungsmessung

Bis heute gilt die TE-Messung als die effektivste Diagnosemethode zur Vermeidung elektrischer Störungen. Zusätzlich zur TE gibt es weitere Phänomene, die durch angemessene Methoden feststellbar sind, wie zum Beispiel Licht, Wärme, Schall, chemische Nebenprodukte und elektromagnetische Transienten. In diesem Entwurf beschreiben wir die Durchführung der UHF-Methode (Abb. 2a) durch magnetische Kopplung und akustische Kopplung (Abb. 2b) als zusätzliche Methode. Beide Methoden entsprechen IEC 62478 (Measurement of Partial Discharge by Electromagnetic and Acoustic Methods), welche die Methoden für Online-Prüfungen normiert.

   

TE-Messungsmethode von Magnetfeldkopplung

Der Kabelabschluss ist ein Beispiel zur Erklärung der Theorie zur Online-TE-Messung. Wenn innerhalb des Kabelabschlusses TE-Aktivität stattfindet, fließt das TE-Impulssignal wellenförmig durch das Kabel. Aus untenstehender Gleichung wissen wir, dass der Ausgleichsstrom IE(t) zu einer Änderung der transienten Überspannung UE(t) führt.


 UE(t)= IE(t)*Zw                                                  
      wobei UE(t) die transiente Überspannung darstellt
                  IE(t) ist die Ausgleichsspannung
                  Zw ist der Kabelwiderstand


Die Übertragung des Impulsstroms IE(t) der Teilentladung zwischen Leiter und Schutzleiter führt zu einem Magnetfeld. An dieser Stelle kann ein Spulensensor, wie ein Ultrahochfrequenz-Stromwandler (UHF CT) und eine Rogowski-Spule, verwendet werden, um die magnetische Feldlinie, die von der Ausgleichsspannung verursacht wird, zu messen; dies entspricht dem Prinzip der magnetischen Kopplung (Abb. 4).

 
Gemäß der Theorie zur TE-Messung kann das TE-Signal durch das Massekabel des Kabelabschlusses gemessen werden. Ein Hochfrequenz-Stromwandler (HFCT) ist ein häufig verwendeter Sensor für Magnetfeldmessungen, aber die Bandbreite eines HFCT liegt normalerweise unter 20 MHz, wobei Rauschen eine große Rolle spielt; daher wird das aus Online-Messungen innerhalb dieser Bandbreite bestimmte Signal-Rausch-Verhältnis relativ niedrig sein. Unter einem bestimmten Bandbreitenbereich ist das TE-Signal aufgrund zu starken Rauschens schwer messbar. In diesem Artikel werden wir beschreiben, wie ein Ultrahochfrequenzsensor das Signal-Rausch-Verhältnis verbessern kann, um den Erfolg der Messung zu erhöhen. Das Prinzip, auf dem der UHF-Sensor und die magnetische Kopplung basieren, ist dasselbe: die magnetische Veränderung des Impulsstroms wird gemessen.
   

Der Vorteil der UHF-Methode

 
Im Vergleich haben wir sowohl UHF- als auch HF-Sensoren auf derselben Anlage installiert und ein Signal mit einem Kalibrator eingespeist, um das Ergebnis zu vergleichen und zu analysieren. Im Ergebnis zeigt HF-CT ein viel höheres Hintergrundrauschen nach Wellenform und Spektralanalyse.