Erweiterte Kabelprüfungen und -diagnose in der Praxis: Teilentladungsdiagnose

Genaue und zuverlässige Teilentladungsmessungen (TE) sind unerlässlich, um Schwachstellen in Netzkabeln zu erkennen, bevor sie zu kostspieligen Ausfällen führen. Inkonsistenzen in den Prüfergebnissen können jedoch zu Unsicherheiten führen, sodass Anlagenverwalter nur schwer fundierte Instandhaltungsentscheidungen treffen können. In dieser Fallstudie, die Teil unserer Serie zu  MV-Kabelprüfungen und -diagnose ist, wird dargelegt, wie die Verwendung der richtigen Prüfmethode für zuverlässige Ergebnisse entscheidend ist.

An einem kritischen Kundenstandort führten mehrere Dienstleister TE-Messungen an einem wichtigen Kabel durch, erzeugten jedoch widersprüchliche Ergebnisse. Um dieses Problem zu lösen, wurde Megger mit der Durchführung einer Neubewertung mittels unseres modernsten, All-in-one-Lösungsansatzes beauftragt. Durch die Nutzung des gesamten Erregerspannungsbereichs – gedämpfte Wechselspannung (DAC), Cosinus-Rechteckspannung mit sehr niedriger Frequenz (VLF CR/Slope) und 0,1 Hz VLF-Sinus – wurde eine umfassende und konsistente Bewertung des Kabelzustands ermöglicht. 

Die Ergebnisse zeigten nicht nur kritische Schwachstellen auf, sondern auch die Grenzen bestimmter Prüfmethoden, was die Bedeutung der Auswahl des richtigen Diagnoseansatzes unterstreicht.

Teilentladungsdiagnose mit drei Spannungsformen

Das geprüfte Kabel war ein 2004 installiertes 12/20 kV XLPE-Kabel mit einer Gesamtlänge von 1.200 Metern. Die genaue Anzahl der Muffen und ihre Positionen waren unbekannt. Zur Bewertung wurde eine auf einem Messwagen montierte Version des TDM4540, ausgestattet mit internem TE-Koppler als Prüfspannungsquelle verwendet, um eine präzise und zuverlässige Diagnose zu ermöglichen.

An diesem Kabelsystem wurden drei umfassende Messungen unter Verwendung aller verfügbaren Spannungsformen durchgeführt. Für alternde Kabel wird wegen der überragenden Leistung gedämpfte Wechselspannung (DAC) empfohlen, während für neue Kabel VLF CR/Slope die optimale Wahl ist, z. B. bei Inbetriebnahmeprüfungen.

Obwohl 0,1 Hz VLF-Sinusspannung eine grundlegende Option für Anfänger ist, können damit nicht die detaillierten Erkenntnisse gewonnen werden, wie sie DAC und VLF CR/Slope bieten, was in diesem Fall nachgewiesen wurde.

Die Diagrammreihe 1 zeigt die Zuordnung der Teilentladung bei Betriebsspannung und hebt den Zustand des Kabels während des normalen Betriebs hervor. Insbesondere wurden zwei Schwachstellen, die sich in einer Entfernung von ca. 175 m und 650 m befinden, sowohl mit DAC als auch mit VLF CR/Slope-Spannungsformeindeutig identifiziert. Diese Schwachstellen sind während des normalen Betriebs aktiv, beeinträchtigen die Isolierung und führen schließlich zu einem Kabelausfall.

Mit der 0,1 Hz VLF-Sinus wurden diese kritischen Probleme jedoch nicht erkannt.

Bei einer erhöhten Prüfspannung von 1,7 U0 werden die Unterschiede noch deutlicher, wie Sie in der folgenden Diagrammreihe sehen können. Insgesamt wurden mit DAC und VLF CR/Slope sieben kritische Defekte identifiziert, mit 0,1 Hz VLF-Sinuswelle nur vier.

Besonders wichtig ist jedoch, dass bei den identifizierten Fällen die Einsetzspannung (die Spannung, bei der Teilentladungen beginnen) bei 0,1 Hz VLF-Sinus nicht mit den Ergebnissen vergleichbar ist, die mit DAC oder Slope-Spannung erzielt wurden.

Auf der Grundlage der Empfehlung von Megger entfernte der Kunde die Muffe in einer Entfernung von 650 m und inspizierte sie.

Es wurden mehrere kritische Montageprobleme entdeckt, darunter Kontamination (Sand) innerhalb des isolierenden Schrumpfkörpers und falsche Montageabmessungen des Steckverbinders. Darüber hinaus war die braune Verfärbung ein deutliches Anzeichen für eine Teilentladung während des normalen Betriebs.

Fazit

Diese Fallstudie unterstreicht, wie wichtig die Auswahl der geeigneten Spannung für die Messung der Teilentladung ist. Die Fähigkeit von DAC und VLF CR/Slope, mehrere kritische Fehler zu erkennen – einschließlich solcher, die durch die 0,1 Hz VLF-Sinusübersehen wurden – unterstreicht die überlegene Empfindlichkeit und Zuverlässigkeit dieser fortschrittlichen Prüfmethoden.

Dank der Empfehlungen von Megger konnte der Kunde eine fehlerhafte Muffe identifizieren und inspizieren. Dabei wurden ernste Montageprobleme aufgedeckt, die zu einem Ausfall der Isolierung geführt hätten. Der klare visuelle Nachweis einer Teilentladung bestätigte die Genauigkeit unserer Prüfungen und gab dem Kunden das Vertrauen, proaktive Instandhaltungsmaßnahmen zu ergreifen. 

Dieses Beispiel aus der Praxis unterstreicht die Bedeutung der Verwendung fortschrittlicher TE-Prüftechniken, um eine genaue Fehlererkennung zu gewährleisten, die Systemzuverlässigkeit zu verbessern und unerwartete Kabelausfälle zu vermeiden.