2002 - 2003 - Fachgebiet Hochspannungstechnik

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M. Sc. Amir Abbas Shayegani Akmal
Dielektrische Antwort als Parameter zur Bestimmung des Alterungszustandes von
festen/flüssigen Isoliersystemen
Transformatoren sind eine der wichtigsten und kostenintensivsten Komponenten der
elektrischen Energieversorgungsnetze. Eine Betrachtung der Alterstruktur der
Transformatoren bei verschiedenen EVUs zeigt, dass viele der Transformatoren bereits viele
Jahre in Betrieb sind. Da infolge der Deregulierung die Energieversorgungsunternehmen zur
Kostenersparnis gezwungen werden, erfordern die hohen Kosten für das Betriebsmittel
Transformator und deren hohes Alter zunehmend Maßnahmen für Monitoring- und Diagnose.
Der Zustand des Papiers im flüssigen/festen Isoliersystem von Transformatoren kann mit
einer dielektrische Antwortmessung erfasst werden, weil die Alterungsprozesse die
molekulare Struktur des Papiers beeinflussen und diese Änderungen einen Effekt auf die
dielektrische Eigenschaften der Isolierung haben.
Die Erfassung der dielektrischen Antwort basiert auf unterschiedlichen Messverfahren im
Zeit- und Frequenzbereich. Bei der dielektrischen Spektroskopie im Zeitbereich werden die
Wiederkehrspannung (RVM) und der Polarisation/Depolarisationsstrom (PDC) gemessen.
Die dielektrische Spektroskopie im Frequenzbereich (FDS) wird mit der Verlustfaktor- und
Kapazitätsmessung in einem Frequenzbereich von mHz bis kHz durchgeführt. Alle erwähnten
Methoden sind gleichwertig, da sie auf der selben physikalischen Grundlage basieren, indem
sie die Leitung- und Polarisationserscheinung in den Isolierungen aufzeigen. Die aus den
Messungen ermittelten quantitativen Parameter der PDC-Messung basieren auf der
Nachbildung des Verlaufes der Depolarisationsströme durch drei Exponentialfunktionen.
In den untersuchten Prüfsystemen wurde neues und gealtertes Öl in Verbindung mit
Pressspanplatten verwendet, wobei die Alterung bei einer Temperatur von 115°C erfolgte und
das Öl mit den Katalysatoren Kupfer und Eisen mit je 3 mg/l beaufschlagt war. Der
Wasserinhalt der Proben wurde variiert, um den Einfluss der Feuchte zu ermitteln. Tabelle 1
zeigt die Eigenschaften der Prüflinge.
Prüfling Alterungszeit Wasser Index
250 Stunden, 22ppm A
gealtert
500 Stunden, 12ppm B
1000 Stunden, 18ppm C
2000 Stunden, 25ppm D
- 12ppm 1
neu
- 15ppm 2
- 24ppm 3
- 26ppm 4
Tabelle 1: Eigenschaften der Prüflinge