Kontinuierliche Teilentladungsüberwachung für rotierende Maschinen in Mittel- und Hochspannung
Wer den Zustand der Statorisolierung eines Mittel- oder Hochspannungsmotors oder -generators verfolgen will, ohne ihn abzuschalten, braucht einen kontinuierlichen Teilentladungsmonitor, der jeden Messwert zusätzlich mit Temperatur, Last und Feuchte des jeweiligen Augenblicks korreliert. Der RMM leistet das mit 15 gleichzeitig erfassten Teilentladungskanälen je Modul, 70 dB Dynamikbereich (3 mV bis 10 V) ohne Verstärkungseinstellung und 1 MHz bis 20 MHz Bandbreite, dazu mit Eingängen für sechs Wicklungstemperaturen, drei Lastströme, drei Spannungen und sechs 4-20-mA-Signale. Er arbeitet ohne angeschlossenen PC, speichert bis zu zwei Jahre an Daten und eignet sich auch für Maschinen am Frequenzumrichter.
Eckdaten des RMM
- Erfassung: 15 Teilentladungskanäle je Modul mit gleichzeitiger Datenerfassung, mit einem oder zwei optionalen 15-Kanal-Modulen; der RMM akzeptiert TE-Sensoren jedes Herstellers, auch bereits an der Maschine installierte.
- Messung: 70 dB Dynamikbereich, 3 mV bis 10 V, ohne Verstärkungseinstellung; Messbandbreite 1 MHz bis 20 MHz; Phasenauflösung 7,5° und 32 Amplitudenfenster.
- Betriebsgrößen: Eingänge für 6 Wicklungstemperaturen (RTD), 3 Lastströme, 3 Spannungen und 6 anwenderdefinierte 4-20-mA-Signale; jedes Basissystem enthält einen Hilfsstromwandler sowie Sensoren für Umgebungsfeuchte und -temperatur.
- Erfassungsbereich: Koppelkondensatoren nahe den Klemmen und Modul RTD-PD, das über die RTD die tief in der Wicklung entstehende Entladung erfasst.
- Ausführungen und Analyse: Basissysteme für Wasserkraftgenerator, Turbogenerator oder Motor; Stromsignaturanalyse zur Erkennung gebrochener Läuferstäbe in Asynchronmaschinen; geeignet für umrichtergespeiste Maschinen.
- Daten und Kommunikation: bis zu 2 Jahre im FIFO-Speicher (8 MB intern) und autonomer Betrieb ohne PC; Ethernet, USB und RS-485 mit ModBus serienmäßig und DNP-3 auf Anfrage.
- Versorgung und Montage: 90-264 V AC (47-63 Hz) oder 100-300 V DC; -40 bis 70 °C; autonom, in der Schalttafel, im NEMA-4X-Gehäuse oder im Gehäuse für explosionsgefährdete Bereiche aus Edelstahl 316 (Class I Div. 1 B, C, D; Class II Div. 1 E, F, G; Class I Zone 1 IIB T4), letzteres für -20 bis 40 °C.
Vorteile
Trend statt Momentaufnahme
Eine periodische Messung zeigt den Zustand der Isolierung am Tag der Prüfung. Die kontinuierliche Überwachung zeigt, wie er sich entwickelt — und erst das erlaubt es, einen Eingriff zu planen, bevor der Fehler auftritt. Das Gerät speichert bis zu zwei Jahre an Daten nach dem FIFO-Prinzip.
Entladungen und Betriebsgrößen gemeinsam
Es stehen Eingänge für sechs Wicklungstemperaturen, drei Lastströme, drei Spannungen und sechs anwenderdefinierte 4-20-mA-Signale bereit, sodass die Entladungsaktivität mit dem Betriebszustand der Maschine korreliert werden kann.
Autonomer Betrieb
Der Monitor arbeitet eigenständig, ohne angeschlossenen Rechner, und meldet weiterhin über seine integrierten Schnittstellen. Er kann daher dauerhaft in einer Anlage installiert bleiben, die über kein eigenes Instandhaltungsnetz verfügt.
Anwendungen
- Turbo- und Wasserkraftgeneratoren in Kraftwerken.
- Große Mittel- und Hochspannungsmotoren in kritischen Prozessen.
- Maschinen, die über Frequenzumrichter gespeist werden.
- Erkennung gebrochener Läuferstäbe in Asynchronmaschinen über die Stromsignaturanalyse.
- Installationen in explosionsgefährdeten Bereichen, mit der Ausführung im druckfesten Gehäuse.
Erfassung über die gesamte Wicklung
Koppelkondensatoren nehmen die Entladungsaktivität in der Nähe der Maschinenklemmen auf. Das Modul RTD-PD erreicht die Entladung, die tief in der Wicklung entsteht, wo die Temperaturfühler bereits auf deren hochfrequenten Anteil reagieren. Gemeinsam eingesetzt erweitern beide Verfahren den Erfassungsbereich, und für jede Maschine wird empfohlen, vier Größen zur Korrelation mit den Teilentladungen zu überwachen: Wicklungstemperatur, Umgebungstemperatur, relative Feuchte und Laststrom. Wo die Maschine bereits mit Koppelkondensatoren ausgestattet ist, lassen sich die vorhandenen Sensoren weiterverwenden — das verkürzt die Inbetriebnahme und hält den Anlagenstillstand so kurz wie möglich.
Ergebnisse und Software
Die Ergebnisse werden in allen in der Branche gebräuchlichen Formen dargestellt: zwei- und dreidimensionale phasenaufgelöste Muster, die Polardarstellung über den Phasenkreis, die Impulshöhenverteilung und der zeitliche Verlauf jeder Größe, wobei mehrere Kanäle auf demselben Bildschirm verglichen werden. Die Dashboard-Software konfiguriert das Gerät, lädt die Daten herunter, archiviert sie und stellt die Analysewerkzeuge bereit.
Spezifikationen und Montage
- 15 Teilentladungskanäle je Modul, gleichzeitig erfasst.
- Dynamikbereich von 70 dB, von 3 mV bis 10 V, ohne Verstärkungseinstellung.
- Messbandbreite von 1 MHz bis 20 MHz und Phasenauflösung von 7,5°.
- Schnittstellen Ethernet, USB und RS-485, mit ModBus serienmäßig und DNP-3 auf Anfrage.
- Versorgung von 90 bis 264 V AC bei (47-63) Hz oder von 100 bis 300 V DC.
- Montage autonom, in der Schalttafel, im Gehäuse oder im explosionsgefährdeten Bereich, letztere in Edelstahl 316.
Häufige Fragen
Warum Teilentladungen an einem Hochspannungsmotor kontinuierlich überwachen?
Studien des IEEE zufolge gehen bis zu 40 % der elektrisch bedingten Ausfälle von Hochspannungsmotoren auf die Statorisolierung zurück, vor allem durch Teilentladungen in Wicklungen und Kabeln. Eine periodische Messung zeigt nur den Zustand am Prüftag; der RMM zeichnet den Trend kontinuierlich auf und speichert bis zu zwei Jahre an Daten, sodass der Eingriff vor dem Ausfall geplant werden kann.
Wie viele Sätze Koppelkondensatoren braucht die Maschine?
Bei Turbogeneratoren, kleinen Wasserkraftgeneratoren und Motoren sind zwei Sätze üblich: einer an den Leitungsklemmen und einer in der phasengetrennten Kapselung, mindestens 2 m voneinander entfernt für die Laufzeitmessung. Große Wasserkraftgeneratoren benötigen oft zwei bis vier Sätze, einen je paralleler Phasengruppe, mit abgeglichenen Koaxialkabellängen. Der RMM arbeitet mit bereits installierten Sensoren.
Der Dynamic Ratings RMM wird von Dynamic Ratings hergestellt und von Amperis vertrieben.
