Rechner für tan δ und Kapazität von Durchführungen
Ermitteln Sie Verlustfaktor und Kapazität aus der Anzeige der Messbrücke und vergleichen Sie beide mit den Typenschildwerten der Durchführung.
tan δ und Kapazität von Durchführungen, verglichen mit dem Typenschild
Geben Sie die Messbrücken-Anzeige ein — Spannung, Strom und Verluste — und erhalten Sie Verlustfaktor und Kapazität. Sind die Werksangaben der Durchführung bekannt, kommen die C1-Abweichung und der Anstieg von tan δ dazu — und die entscheiden.
Ergebnis
tan δ = P / (V × I) und C = I / (2πfV), aus der Anzeige der Messbrücke. Immer bei derselben Spannung messen und die Temperatur notieren: ohne beides ist der Verlauf wertlos.
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Was dieser Rechner leistet
Er wandelt die Anzeige der Messbrücke — angelegte Spannung, Strom und Verluste — in die beiden Größen um, die ausgewertet werden, tan δ und Kapazität, und vergleicht sie mit den Werksangaben auf dem Typenschild der Durchführung.
Woher die Zahlen kommen
Eine reale Isolierung ist kein idealer Kondensator: Neben dem kapazitiven Strom fließt eine mit der Spannung phasengleiche Komponente, und diese wird als Wärme abgeführt. Der Verlustfaktor ist das Verhältnis der beiden:
tan δ = P / (V × I)
und die Kapazität ergibt sich aus dem kapazitiven Strom:
C = I / (2π f V)
mit P in Watt, V in Volt und I in Ampere. Der Rechner übernimmt die Einheiten, die das Gerät anzeigt (kV, mA und mW).
Warum C1 über den tan δ entscheidet
In einer Kondensatordurchführung — imprägniertes Papier mit eingelegten leitenden Belägen — besteht die Isolierung aus in Reihe liegenden Lagen. Fällt eine Lage aus, teilen sich die übrigen dieselbe Spannung über eine geringere Dicke auf: Die Kapazität steigt sprunghaft, und jeder Sprung verrät eine verlorene Lage.
Diese Stufe zeigt sich, bevor sich der tan δ merklich bewegt, denn der tan δ reagiert auf den allgemeinen Abbau — Feuchtigkeit, Alterung, Verschmutzung — und nicht auf einen örtlichen Fehler. Deshalb ist das Kriterium für die Außerbetriebnahme über die C1-Abweichung formuliert, und der tan δ dient der Bestätigung.
| C1-Abweichung | Was zu tun ist |
|---|---|
| Unter 2 % | Normal, Messrauschen |
| 2 % bis 5 % | Wiederholen und mit dem Verlauf vergleichen |
| 5 % bis 10 % | Untersuchen und den Prüfabstand verkürzen |
| Über 10 % | Durchführung außer Betrieb nehmen |
Beim tan δ ist das klassische Alarmsignal die Verdopplung des Werkswerts.
Rechenbeispiel
Durchführung mit C1 laut Typenschild 3.100 pF und tan δ ab Werk 0,30 %. Bei der Prüfung mit 10 kV werden 10 mA und 300 mW abgelesen.
- tan δ = 0,3 / (10.000 × 0,01) = 0,30 % — wie ab Werk
- C = 0,01 / (2π × 50 × 10.000) = 3.183 pF
- C1-Abweichung = +2,7 % → Messung wiederholen und den Verlauf ansehen
Stiege C1 in der nächsten Kampagne auf 3.400 pF (+9,7 %), während der tan δ noch bei 0,35 % liegt, müsste untersucht werden: Dieser Sprung ist das, was zählt, auch wenn der tan δ gut aussieht.
Was dieser Rechner nicht leistet
Er entscheidet nicht für Sie. Er kennt die Bauart der Durchführung nicht (OIP, RIP, RIS), die die üblichen tan-δ-Werte verändert; er wendet keine Temperaturkorrekturfaktoren an, die von der Isolierung abhängen; und er wertet die Messung an der Prüfklemme (C2) nicht aus, für die eigene Kriterien gelten. Er ersetzt auch nicht den Vergleich mit den beiden anderen Phasen und mit dem Verlauf, denn dort zeigt sich das Problem wirklich.
Womit gemessen wird
Die Messung erfolgt mit einer Leistungsfaktor- oder tan-δ-Messbrücke bei 10 kV. Im Betrieb ist die kontinuierliche Durchführungsüberwachung die Alternative: Sie überwacht Ableitstrom und Kapazität, ohne den Transformator außer Betrieb zu nehmen, und meldet zwischen zwei Kampagnen. Für das Isolieröl wird der Verlustfaktor mit einem speziellen Ölprüfgerät gemessen. Ergänzt wird die Diagnose durch die Teilentladungsdetektoren, die sehen, was der tan δ mittelt.
Häufige Fragen
- Was warnt früher, die Kapazität oder der tan δ?
- Die Kapazität. Eine Kondensatordurchführung besteht aus Papierlagen mit leitenden Belägen dazwischen; wird eine Lage durchschlagen, liegen die übrigen über einer geringeren Dicke in Reihe und die Kapazität steigt sprunghaft. Dieser Sprung tritt auf, bevor sich der tan δ bewegt, und deshalb ist das Kriterium für die Außerbetriebnahme über C1 formuliert.
- Welche C1-Abweichung ist bedenklich?
- Das verbreitetste Feldkriterium: unter 2 % ist Messrauschen; zwischen 2 % und 5 % muss die Messung wiederholt und mit dem Verlauf verglichen werden; zwischen 5 % und 10 % wird untersucht und der Prüfabstand verkürzt; über 10 % wird die Durchführung außer Betrieb genommen. Maßgeblich ist immer die Entwicklung gegenüber dem eigenen Typenschild, nicht ein absoluter Zahlenwert.
- Muss der tan δ temperaturkorrigiert werden?
- Nur mit großer Vorsicht. Die Korrekturfaktoren hängen von der Isolierstoffart ab, und die Leitfäden warnen davor, dass ihre blinde Anwendung mehr Fehler einbringen kann, als sie beseitigt. Praktikabel ist, immer unter ähnlichen Bedingungen zu prüfen, die Temperatur zu notieren und Messungen bei ähnlichen Temperaturen zu vergleichen. Der Kapazitätsvergleich hat dieses Problem nicht.