Teilentladungsmessung
Teilentladungen
In der Elektrotechnik ist eine Teilentladung ein sehr örtlich begrenzter Durchschlag der Durchschlagfestigkeit einer flüssigen oder festen Isolation. Im Unterschied zum Koronaeffekt, der an Leitern oder Freiluftschaltgeräten in mehr oder weniger stabiler Form auftritt, sind Teilentladungen von deutlich sporadischerer Natur.
Entstehungsmechanismus
Teilentladungen setzen üblicherweise in Hohlräumen, Rissen oder Fremdeinschlüssen in fester Isolation ein, an Grenzflächen zwischen fester und flüssiger Isolation (oder zwischen zwei Isolierstoffen), zwischen Leiter und Isolation oder in Bläschen in flüssiger Isolation. Teilentladungen verringern den Abstand zwischen spannungsführenden Teilen, jedoch nur im betroffenen Abschnitt der Isolation.
In einem Isolierstoff setzen Teilentladungen meist in gasgefüllten Hohlräumen innerhalb des Dielektrikums ein. Da die Dielektrizitätskonstante des Hohlraums deutlich niedriger ist als die des Isolierstoffs, ist die elektrische Feldstärke im Hohlraum höher als in vergleichbaren Abständen innerhalb des Materials. Übersteigt die Spannung pro Meter im Hohlraum die Koronaeinsetzschwelle, werden die Teilentladungen aktiv.
Sind die Teilentladungen eingesetzt, kommt es zu einer fortschreitenden Schädigung der Isolierstoffe, die letztlich zum Versagen der Isolation führen kann. Teilentladungen werden durch sorgfältige Konstruktion und gute Materialien vermieden. In Hochspannungsbetriebsmitteln wird die Unversehrtheit der Isolation mit Geräten zur Teilentladungserfassung überprüft – sowohl während der Fertigung als auch regelmäßig über die Lebensdauer der Einheiten. Vermeidung und Erfassung von Teilentladungen sind entscheidend für einen langen und zuverlässigen Betrieb von Hochspannungsbetriebsmitteln.
Ersatzschaltbild von Teilentladungen
Das Ersatzschaltbild eines Dielektrikums mit Hohlraum lässt sich als kapazitiver Spannungsteiler parallel zu einem weiteren Kondensator modellieren. Der obere Kondensator des Teilers stellt die Parallelschaltung der mit dem Hohlraum in Reihe liegenden Kapazitäten dar, der untere die Kapazität des Hohlraums. Der Parallelkondensator steht für die restliche, vom Hohlraum unbeeinflusste Kapazität.
Teilentladungsströme
Mit dem Einsetzen der Teilentladungsaktivität treten hochfrequente Stromimpulse mit einer Dauer zwischen Nanosekunden und Mikrosekunden auf, die sich wiederholt einstellen. Teilentladungsströme sind wegen ihrer geringen Amplitude und Dauer schwer zu messen. Das Ereignis lässt sich als winzige Änderung des vom Prüfobjekt aufgenommenen Stroms erfassen. Ein weiteres Messverfahren besteht darin, einen Widerstand in Reihe zum Prüfobjekt zu schalten und dessen Spannungsabfall mit einem Oszilloskop auszuwerten.
Scheinbare elektrische Ladung
Die tatsächliche Ladungsänderung während einer Teilentladung ist nicht direkt messbar; daher wird der Begriff der scheinbaren Ladung verwendet. Die scheinbare Ladung (q) eines Teilentladungsereignisses gibt nicht die reale Ladung des Betriebsmittels wieder, sondern jene Ladungsänderung, die – zwischen den Anschlüssen des Prüfobjekts eingebracht – eine dem Teilentladungsereignis äquivalente Spannungsänderung hervorrufen würde. Mathematisch lässt sie sich über die Gleichung modellieren:
Die scheinbare elektrische Ladung wird üblicherweise in Picocoulomb (pC) gemessen.
Geräte zur Teilentladungsmessung
Diese neue Amperis-Produktlinie umfasst mehrere Geräte zur Teilentladungserfassung. Die Geräte erkennen Teilentladungen, die auf Isolationsfehler an Kabelmuffen und weiterem Kabelzubehör zurückgehen, um Sicherheit und Zuverlässigkeit der Elektronetze zu überprüfen. Alle unsere Produkte sind präzise und eignen sich hervorragend für den Einsatz im Rahmen eines Programms zur vorbeugenden Instandhaltung.
Unsere Produkte erfassen Teilentladungen an Kabelmuffen vom Typ VPE/EPR, an Leistungsschaltern, Kabelbögen, Kabelendverschlüssen und Verteiltransformatoren mit hoher Genauigkeit. Darüber hinaus ermöglicht das ULD 40 die Erfassung von Ultraschall, der durch Koronaeffekte und Lichtbögen an Komponenten von Freileitungsnetzen entsteht.