1-Hz-Prüfung: Revolution bei der Isolationsbewertung von Hochspannungsgeräten (HV-Geräten)
Bei der Wartung von Hochspannungsgeräten (HV-Geräten) ist es entscheidend, möglichen Ausfällen einen Schritt voraus zu sein.
Die herkömmliche Prüfung des Netzfrequenzverlustfaktors (LF-DF) war lange Zeit der Industriestandard für die Bewertung des Isolationszustands, bietet jedoch keine vollständige Lösung.
Wie in unserem Beitrag Die 1-Hz-Prüfung verstehen erläutert, bieten 1-Hz-Prüfungen im Vergleich zu herkömmlichen LF-DF-Prüfungen eine höhere Empfindlichkeit gegenüber Isolationsveränderungen und ermöglichen eine einfachere Interpretation der Ergebnisse.
Dies macht 1-Hz-Prüfungen zu einem unschätzbaren Werkzeug für die Wartung kritischer HV-Geräte.
Sehen wir uns ihre Anwendungen für verschiedene Arten von Anlagen an.
Durchführungen
Durchführungen sind wesentliche Komponenten in Hochspannungssystemen (HV-Systemen), da sie isolierte Pfade für die Leiter bereitstellen.
Es gibt verschiedene Arten von Durchführungen:
- Ölimprägniertes Papier (OIP)
- Harzimprägniertes Papier (RIP)
- Harzimprägnierte Kunststofffolie (RIS)
Die 1-Hz-Prüfung hat sich als besonders effektiv für die Bewertung von Durchführungen erwiesen.
In Kombination mit LF-DF-Prüfungen liefert sie ein umfassendes Bild des Isolationszustandes.
Hier finden Sie eine kurze Anleitung zur Interpretation der 1-Hz-Verlustfaktor-Ergebnisse für OIP-Durchführungen bei einer Temperatur von 20 °C:
| Isolationszustand OIP-Durchführung | 1-Hz PF bei 20 °C |
| Ausgezeichnet | 0,2 – 0,4 |
| Gut | 0,4 – 0,75 |
| Schlecht | 0,75 – 1,25 |
| Untersuchung | > 1,25 |
Diese erhöhte Empfindlichkeit der 1-Hz-Prüfung ermöglicht eine frühere Erkennung von Isolationsproblemen, wodurch potenziell kostspielige Ausfälle vermieden, und die Lebensdauer der Durchführungen verlängert werden kann.
Die 1-Hz-Prüfung ist besonders wirksam bei der Früherkennung einer Verschlechterung der Isolation von Durchführungen, die durch Faktoren wie Teilentladung, thermische Alterung oder Eindringen von Feuchtigkeit verursacht werden kann.
Diese Früherkennung ist von unschätzbarem Wert, da das Versagen von Durchführungen katastrophale Folgen haben kann. Schäden am Transformator, Brände und großflächige Stromausfälle können die Folge sein.
Darüber hinaus können 1-Hz-Prüfungen helfen, zwischen verschiedenen Arten von Isolationsproblemen zu unterscheiden.
So kann z. B. festgestellt werden, ob es sich um Feuchtigkeit oder um eine allgemeine Alterung der Isolation handelt. Dies ist nützlich, da verschiedene Probleme unterschiedliche Abhilfestrategien erfordern können.
Transformatoren
Die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Transformatoren hängen entscheidend vom Zustand der Isolation ab.
Während die LF-DF-Prüfung seit langem als Standardmethode zur Bewertung von Transformatorisolationen eingesetzt wird, bietet die 1-Hz-Prüfung erhebliche Vorteile, insbesondere bei der Feuchtigkeitserkennung und in frühen Verschlechterungsstadien.
Für Transformatoren mit ölimprägnierter Papierisolierung (OIP) werden die Ergebnisse der 1-Hz-DF-Prüfung bei 20 °C wie folgt interpretiert:
| Isolationszustand OIP-Transformator | 1-Hz PF bei 20 °C |
| Ausgezeichnet | 0,2 – 0,5 |
| Gut | 0,5 – 1,0 |
| Schlecht | 1,0 – 1,75 |
| Untersuchung | > 1,75 |
Es ist wichtig, dass 1-Hz-Prüfungen in der Lage sind, Feuchtigkeitsprobleme zu erkennen, die mit LF-DF-Prüfungen allein übersehen werden können.
Diese Fähigkeit ist von entscheidender Bedeutung, da Feuchtigkeit ein Hauptfaktor für die Verschlechterung der Isolierung ist und die Lebensdauer von Transformatoren erheblich verkürzen kann.
Ein weiterer wichtiger Vorteil der 1-Hz-Prüfung für Transformatoren ist die Möglichkeit, Informationen über den Zustand der verschiedenen Isolationskomponenten zu erhalten. Transformatoren bestehen aus verschiedenen Isoliersystemen, z. B. Haupttankisolation oder Stufenschalterisolierung, die jeweils eigene Alterungsmerkmale aufweisen.
Die 1-Hz-Prüfung, insbesondere in Kombination mit einer dielektrischen Frequenzganganalyse (DFR), kann dabei helfen, die Isolationskomponenten mit Verschlechterung zu identifizieren.
Dies ermöglicht eine genauere Planung von Wartungsmaßnahmen.
Beispielsweise kann sich herausstellen, dass die Isolierung des Haupttanks in gutem Zustand ist, die Stufenschalterisolation sich jedoch verschlechtert, sodass sich die Wartungsteams auf die Bereiche konzentrieren können, die am dringendsten repariert werden müssen.
Wandler (Stromwandler, Spannungswandler und kapazitive Spannungswandler)
Stromwandler (CTs), Spannungswandler (VTs) und kapazitive Spannungswandler (CVTs) spielen eine wichtige Rolle bei Mess-, Schutz- und Steuerungsanwendungen.
Sie verfügen jedoch häufig nicht über integrierte Überwachungssysteme, sodass regelmäßige Prüfungen unerlässlich sind.
1-Hz-Prüfungen sind für diese Elemente aufgrund ihrer geringen Kapazität (in der Regel weniger als 800 pF) besonders wertvoll.
Die geringe Kapazität kann die Zuverlässigkeit herkömmlicher Prüfmethoden beeinträchtigen, insbesondere im Hinblick auf elektromagnetische Störungen (EMI).
1-Hz-Verlustfaktorwerte von Stromwandlern und kapazitiven Spannungswandlern unter 0,3 % bei 20 °C weisen im Allgemeinen auf einen guten Zustand dieser Geräte hin.
Das Isolationsvolumen dieser Geräte besteht jedoch in der Regel hauptsächlich aus Papier, wodurch sie besonders empfindlich gegen das Eindringen von Feuchtigkeit sind.
Die Anwendung der 1-Hz-Prüfung an Wandlern ermöglicht:
- eine genauere Bewertung des Isolationszustands
- eine frühere Erkennung des Eindringens von Feuchtigkeit oder einer Verschlechterung der Isolierung
- eine bessere Planung der Wartung oder des Austausches
Die 1-Hz-Prüfung ist besonders nützlich für ältere Wandler und solche, die unter rauen Umgebungsbedingungen eingesetzt werden.
Diese Geräte haben oft nur eingeschränkte oder gar keine Möglichkeiten zur Entnahme von Ölproben, was eine konventionelle Ölanalyse schwierig oder unmöglich macht.
In solchen Fällen bietet die 1-Hz-Prüfung eine nicht-invasive Methode zur Beurteilung des Isolationszustandes.
Dies ist ein entscheidender Vorteil bei versiegelten Einheiten, bei denen invasive Methoden die Integrität des Isoliersystems beeinträchtigen könnten.
Zusammenfassend kann gesagt werden, dass die 1-Hz-Prüfung dazu beitragen kann, potenzielle Probleme in Wandlern zu erkennen, bevor sie die Messgenauigkeit oder die Zuverlässigkeit des Schutzsystems beeinträchtigen.
Fazit
Die 1-Hz-Prüfung von HV-Geräten stellt einen bedeutenden Fortschritt in der Isolationsbewertungstechnik dar.
Durch die frühere und empfindlichere Erkennung von Isolationsproblemen können Anlagenbetreibern und Wartungsteams fundiertere Entscheidungen treffen.
Ob es darum geht, Feuchtigkeit in einem neuen Transformator aufzuspüren, Schäden in einer Durchführung frühzeitig zu erkennen oder den Zustand eines schwer zu überwachenden Wandlers zu beurteilen – 1-Hz-Prüfungen haben sich immer wieder als nützlich erwiesen.
Wir verlassen uns immer mehr auf unsere elektrische Infrastruktur. Werkzeuge wie die 1-Hz-Prüfung ermöglichen dabei den Übergang von der reaktiven Wartung zur proaktiven Anlagenverwaltung, wodurch die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit unserer Energieversorgungsnetze erhöht werden.
In unserem nächsten Beitrag finden Sie reale Fallstudien, die die praktischen Auswirkungen der 1-Hz-Prüfung veranschaulichen. Außerdem erfahren Sie, wie diese Technologie in der Praxis vor Ort eingesetzt wird.
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