Akustische Bildgebung zur Vorortung von Teilentladungen

Einführung

Teilentladung (TE) ist ein Phänomen, das in vielen Arten von elektrischen Isolationssystemen auftritt, wenn die örtliche elektrische Spannung die Durchschlagsfestigkeit des Isoliermaterials übersteigt. Im Wesentlichen handelt es sich dabei um kleine elektrische Entladungen, die die Integrität der Isolierung nach und nach beeinträchtigen, wenn sie nicht überwacht werden. Diese Verschlechterung kann zu einer verkürzten Lebensdauer der Anlagen und zu potenziell katastrophalen Ausfällen führen, wodurch eine frühzeitige Erkennung und Lokalisierung von TE unerlässlich sind, um diese Risiken zu minimieren und die Zuverlässigkeit kritischer elektrischer Anlagen zu gewährleisten.

TE erzeugt verschiedene Arten von Emissionen, unter denen Hochfrequenzstrahlung (HF-Strahlung) und akustische Wellen zur Identifizierung und Lokalisierung von TE-Quellen verwendet werden können. Wenn die Schallwellen eine ausreichende Leistung haben, ist die auf dem mit der TE assoziierten akustischen Rauschen basierende akustische Bildgebung eine attraktive Alternative für die sichere und effiziente Vorortung der TE-Quelle.

Herausforderungen bei der Lokalisierung von Teilentladungsquellen

Aufgrund der Komplexität der verwendeten Instrumente und der erforderlichen Fähigkeiten und Ausbildung des Technikers ist es schwierig, die genaue Quelle der TE zu finden. Bei diesen Methoden müssen Techniker oft die Geräteoberflächen physisch scannen oder Kontaktmessungen durchführen, was arbeitsintensiv und aufgrund der Hochspannungsumgebungen oder engen Räume potenziell gefährlich ist.  

Akustische Bildgebung zur Vorortung von TE

Die akustische Bildgebungstechnologie bietet eine attraktive, erste Lösung für die TE-Vorortung. Durch die Verwendung einer Reihe von Mikrofonen erfasst eine akustische Kamera das akustische und das Ultraschallrauschen, das durch TE erzeugt wird. Die Signale von den Mikrofonen werden dann verarbeitet, um die Auswirkungen von Streurauschen zu minimieren und die Richtung und ungefähre Intensität der TE zu bestimmen. Mit einer als „Beam-Forming“ bezeichneten Technik werden diese Informationen zur Erzeugung eines Bilds genutzt, in dem die TE durch eine farbige „Wolkenübersicht“ dargestellt wird, die über ein digitales Standardbild der untersuchten Ausrüstung gelegt wird. Moderne Lösungen für die akustische Bildgebung bieten all diese Funktionen in einem kompakten, eigenständigen tragbaren Gerät.

Einer der wichtigsten Vorteile der akustischen Bildgebung ist die Fähigkeit der MPAC-Kameras von Megger zur TE-Erkennung aus großen Entfernungen von bis zu 120 Metern. Diese Funktion erleichtert die schnelle Untersuchung großer Anlagenbereiche bei der Suche nach Teilentladungen. Dadurch ist es nicht mehr nötig, sich stromführenden Ausrüstungen zu nähern oder hochgelegene Anlagen wie Freileitungen mühsam zu erreichen. Die visuelle Natur der akustischen Bildgebung ermöglicht auch eine präzise Lokalisierung von TE-Quellen, selbst in komplexen oder schwer zugänglichen Bereichen, was gezielte Reparaturen erleichtert und die Notwendigkeit umfangreicher manueller Inspektionen minimiert.

Fortschrittliche akustische Bildgebungssysteme können auch TE-Fehlertypen klassifizieren. Dies geschieht hauptsächlich durch die Verwendung der Phasenauflösung, die den Ton der TE mit der Wellenform der angelegten Spannung korreliert. Verschiedene TE-Typen haben unterschiedliche Phasenauflösungsmuster. Die akustischen Kameras von Megger unterscheiden drei TE-Arten: Oberflächenentladung, die oft als „Tracking“ bezeichnet wird, Suspensionsentladung, die typischerweise an kleinen Luftspalten auftritt, und Koronaentladung, die oft von einer scharfen Spitze oder Kante direkt in die Luft erfolgt. Diese zusätzlichen Informationen über die Art der TE können sehr nützlich sein, um die Quelle zu identifizieren und die am besten geeigneten Abhilfemaßnahmen zu bestimmen.

Vorteile einer frühzeitigen Erkennung und Behebung von TE

Die frühzeitige TE-Erkennung einschließlich der akustischen Bildgebung ermöglicht rechtzeitige Eingriffe und verhindert, dass kleinere Probleme zu katastrophalen Störungen und ungeplanten Ausfällen eskalieren. Durch die Identifizierung und Behebung von Isolationsdefekten, bevor sie irreversible Schäden verursachen, kann ein proaktives TE-Management die Lebensdauer elektrischer Anlagen erheblich verlängern, die Instandhaltungsverfahren optimieren und die Gesamtkosten reduzieren.

Neben der Vermeidung von Ausfällen und der Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen erhöht die akustische Bildgebung die Sicherheit, da weniger Mitarbeiter bei TE-Inspektionen in der Nähe von Hochspannungsgeräten arbeiten müssen. Die Fähigkeit, TE aus sicherer Entfernung zu erkennen und zu lokalisieren, verringert das Risiko von Stromunfällen und ermöglicht effizientere und gezieltere Wartungsarbeiten.

Durch frühzeitiges Auffinden und Beheben von Isolationsproblemen können Anlagenbetreiber kostspielige Reparaturen, Austauscharbeiten und Ausfallzeiten vermeiden, die mit katastrophalen Ausfällen einhergehen. Eine regelmäßige Überwachung auf TE ermöglicht auch fundiertere Entscheidungen zur Wartung, so dass Ressourcen auf der Grundlage der tatsächlichen Betriebsbedingungen von Anlagen und nicht nach festgelegten Zeitplänen zugewiesen werden können.

Fazit

Durch die zunehmende Anerkennung des Werts von zustandsbasierter Wartung und vorausschauenden Strategien in der Industrie wird die Nutzung der akustischen Bildgebung für die TE-Vorortung immer mehr zu einem wesentlichen Bestandteil der modernen Wartung. Die akustische Bildgebungstechnologie bietet eine nicht-invasive Methode mit großer Reichweite zur Erkennung und Vorortung von TE in elektrischen Hochspannungsgeräten. Die „Vorankündigung“ von Fehlern ermöglicht einen proaktiven Umgang mit Isolationsdefekten, spart Zeit und Geld, verhindert Ausfälle und optimiert die Anlagenleistung.