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Condition Monitoring im Stromnetz

Ausfälle bei Hochspannungsleitungen vermeiden

20. Juni 2017, 12:47 Uhr | von Robert Fottner

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Fortsetzung des Artikels von Teil 2

TEs bei der Zustandsbestimmung

TEs hängen mit der Alterung von Isolierungen zusammen: Sie sind zugleich Ursache und Auswirkung der Schwächung/Zersetzung von Isolierungen. TEs setzen der Isolierung mit jedem Auftreten zu und zerstören langsam, aber sicher die Schutzschicht des Kabels. Das Einsetzen von Teilentladungen ist die Vorstufe zum kompletten Durchschlag (Kurzschluss) und der häufigste Grund für Netzausfälle sowie hohe Reparaturkosten am Netz bzw. dessen Peripherie. Deshalb muss das Kabel hinsichtlich des aktuellen Isolationszustandes regelmäßig überwacht und beim Verlassen gewisser Toleranzgrenzen ersetzt werden.

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Zwar sind Einmal-Messungen ein probates Mittel, um den aktuellen Zustand eines Kabels, einer Schaltanlage oder eines Geräts zu beurteilen, jedoch kann diese nur in längeren Zeitabständen durchgeführt werden, weil mit bisherigen Methoden diese Untersuchung nicht während des Betriebes erfolgen kann.

Bild 4 zeigt ein sogenanntes ET-Muster (Elektrische-Teilentladung-Muster), die gängigste Methode, um sehr kurze Entladungen darzustellen. Jeder Punkt zeigt eine Teilentladungen in Abhängigkeit von der Phasenlage und Amplitude. Dabei werden unterschiedliche Wiederholungsraten farblich gekennzeichnet (im Fall von Bild F bis zu 40 Stück an einem Ort pro Messung).

Defekte durch ET-Muster unterscheiden

Basierend auf den unterschiedlichen ET-Mustern können auftretende Defekte unterschieden werden. Bild 5 zeigt drei charakteristische Darstellungen von Teilentladungen und die dazu gehörenden Ursachen. Innere ET bedeutet eine Teilentladung vom Leiter zu einem Fremdkörper (Gasblase, Schmutzpartikel, Isolations- oder Leitungswölbung etc). Oberflächen-ETs entstehen bei Beschädigung des Schutzmantels. Hier kann bereits Spannung in lebensbedrohlichem Maße außerhalb des Leiters abfallen. Auch bei Korona-ETs treten erhebliche Spannungen auf und die Schutzabschaltung setzt ein.

Solche Messungen werden üblicherweise in einem sechsmonatigen Intervall durchgeführt, um den Alterungsprozess und die damit einhergehenden, vermehrt auftretenden Störungen darzustellen. Das halbjährliche Intervall ist realistisch, da ein häufigeres Messen vor Ort jedes Mal hohe Kosten verursacht und daher eine Untersuchung in kürzeren Abständen wirtschaftlich unsinnig ist. In sechs Monaten kann sich jedoch eine Menge tun. Zukünftige Ereignisse, wie Überspannungen, mechanische oder thermische Belastungen können zum Einsetzen unvorhersehbarer Teilentladungen und somit nach und nach zum Kurzschluss bzw. Ausfall der Leitung/des Betriebsmittels führen. Die daraus resultierenden Schäden am Netz und Folgeschäden eines so hochenergetischen Kurzschlusses können unglaubliche finanzielle Einbußen zu Folge haben.

Außerdem werden die Erdkabel nach der herkömmlichen Methode mit Überlast getestet (1,5-fache Last der ausgelegten Spannungs- und Stromstärke). Somit erliegen diese dann extrem gestressten Kabel einer schnelleren Materialermüdung.