IV. Teilentladungsprüfung des Trockentransformators

1. Wellenformanalyse der Teilentladung

Die Spannung an der Detektionsimpedanz Zm (d. h. das Detektionssignal) ist sehr klein und muss verstärkt werden, um eine deutliche Anzeige auf dem Messgerät zu ermöglichen. Der Spitzenwert des vom Verstärker verstärkten Impulssignals kann mit dem Oszilloskop gemessen werden. Zusätzlich kann das Oszilloskop die Phase der Entladung im Verhältnis zur Netzfrequenz, die Impulsform und die Entladungszeiten bestimmen sowie die Eigenschaften der gesamten Teilentladung beobachten. Dies dient der Bestimmung des ungefähren Ortes und der Art der Entladung. Oszilloskope können horizontal und elliptisch abgetastet werden. Die horizontale Abtastung erfolgt mit einem Vollbildausschlag, der einer Periode entspricht und mit der Prüfspannung synchronisiert ist, um die Impulsphase zu bestimmen. Die elliptische Abtastung entspricht ebenfalls einer Periode der Prüfspannung pro Abtastzyklus. Abb. 4-1: Schematische Darstellung der Wellenform auf dem Bildschirm in den beiden Abtastmodi.

Abb. 4-1

Bei Teilentladungsprüfungen können neben internen Isolationsentladungen auch die Verbindungen von Zuleitungen, elektrischen Kontakten, Leuchtstofflampen, Hochspannungselektrodenkoronaentladungen usw. die Wellenform der Teilentladung beeinflussen. Daher ist es notwendig, die Wellenformen der Teilentladung von anderen Störungen innerhalb der Isolation zu unterscheiden. Abbildung 4-2 zeigt einige typische Wellenformen.

FIG4-2

2. Spektrumidentifizierung von Teilentladungen

Abbildung 4-3 zeigt verschiedene Arten von Teilentladungsoszillogrammen, die in der Nähe der Anfangsspannung aufgenommen wurden. Die Abbildungen (a), (b), (c) und (d) zeigen die Grundmuster der Teilentladung, und (e), (f) und (g) zeigen die Grundmuster der Interferenzwellen.

Abb. 4-3

In (a) befindet sich in der Isolierstruktur nur ein Luftspalt senkrecht zur Richtung des elektrischen Feldes. Der Entladungsimpuls überlagert sich an der Position zwischen den positiven und negativen Maxima. Impulsamplitude und -frequenz sind beidseits der Symmetrie im Wesentlichen gleich. Gelegentlich ist jedoch eine Amplitudenasymmetrie von 3:1 zwischen oberer und unterer Seite normal. Der Zusammenhang zwischen Entladung und Prüfspannung ist folgender: Nach der anfänglichen Entladung steigt die Entladung bis zu einem bestimmten Wert an und bleibt dann bei weiterer Erhöhung der Prüfspannung konstant. Die Löschspannung ist annähernd gleich oder etwas niedriger als die Einschaltspannung.

In (b) weist die Isolationsstruktur Luftspalte unterschiedlicher Größe auf, die überwiegend aus Gießisolationsmaterialien bestehen. Wird der Entladungsimpuls vor den positiven und negativen Spitzenwerten überlagert, sind Amplitude und Frequenz der beiden symmetrischen Impulsseiten im Wesentlichen gleich. Eine Asymmetrie der oberen und unteren Amplitude von 3:1 ist jedoch gelegentlich noch üblich. Zu Beginn der Entladung ist der Entladungsimpuls auflösbar. Mit steigender Spannung wandern einige Entladungsimpulse in Richtung des Nullpunkts der Prüfspannung. Gleichzeitig treten größere Impulse auf, wodurch die Impulsauflösung allmählich abnimmt, bis sie schließlich nicht mehr auflösbar ist. Nach der anfänglichen Entladung nimmt die Entladung mit steigender Spannung stetig zu, und die Löschspannung ist im Wesentlichen gleich oder niedriger als die Anfangsspannung.

In (c) befindet sich nur ein Luftspalt in der Isolierstruktur. Das Entladungsverhalten des Luftspalts an der Elektrodenoberfläche unterscheidet sich von dem im Dielektrikum. Der Entladungsimpuls überlagert sich den positiven und negativen Spannungsspitzen, wobei die Amplituden beider Seiten nicht symmetrisch sind. Die Frequenz der großen Amplitude ist niedrig, die der kleinen Amplitude hoch. Das Verhältnis beträgt üblicherweise mehr als 3:1 und gelegentlich 10:1. Das gesamte Entladungsverhalten ist somit erkennbar. Sobald die Entladung einsetzt, bleibt die Entladungsmenge im Wesentlichen konstant und ist unabhängig vom Spannungsanstieg. Die Löschspannung entspricht der Einschaltspannung oder liegt geringfügig darunter.
 
In (d) gilt Folgendes: (1) Auf der Elektrodenoberfläche befinden sich geschlossene Luftspalte unterschiedlicher Größe. (2) Der elektrische Spalt zwischen Elektrode und Isoliermedium ist nicht geschlossen. Das Amplitudenverhältnis zwischen den beiden Seiten beträgt üblicherweise 3:1 und gelegentlich 10:1, bevor der Entladungsimpuls dem negativen Spannungsmaximum überlagert wird. Mit steigender Spannung bewegt sich ein Teil des Impulses in Richtung Nullpunkt. Nach Beginn der Entladung ist die Impulsauflösung zufriedenstellend. Bei weiter steigendem Druck verschlechtert sich die Auflösung, bis die Impulse nicht mehr erkennbar sind. Nach der initialen Entladung nimmt die Entladungsstärke mit steigender Spannung allmählich zu, und die Löschspannung ist gleich oder etwas niedriger als die Anfangsspannung. Bei einer Spannungsdauer von 10 Minuten ändert sich das Entladungsverhalten geringfügig.

(e) Die Störquelle ist das flüssige Medium zwischen der Nadelspitze und der ebenen Platte oder der Erde. Koronaentladungen treten bei niedriger Spannung auf, und der Entladungsimpuls überlagert sich der Position des Spannungsmaximums, beispielsweise am negativen Maximum. Die Entladungsleistung liegt bei hohem Potenzial; befindet sie sich am positiven Maximum, liegt die Versorgungsspannung bei niedrigem Potenzial. Dies hilft, die Nullstelle der Spannung zu bestimmen, und es erscheinen symmetrisch an positiven oder negativen Spannungsmaxima jeweils zwei Impulse mit gleichen Intervallen. Amplitude und Zeitintervall der beiden Impulsgruppen unterscheiden sich jedoch, wobei die kleinere Gruppe die gleiche Amplitude aufweist und dichter ist. Ein größerer Impuls hat eine niedrigere Anfangsspannung, und die Entladungsmenge nimmt mit steigender Spannung zu. Die Anfangsspannung einer Gruppe kleinerer Impulse ist höher, und die Entladungsmenge ist unabhängig von der Spannung und bleibt konstant. Mit steigender Spannung nimmt die Impulsfrequenzdichte zu, ist aber noch unterscheidbar. Mit weiter steigender Spannung wird sie ununterscheidbar.

(f) Nadelspitze an flachem oder gasförmigem Medium. Bei niedriger Spannung tritt eine Koronaentladung auf, deren Impuls sich dem Spannungsmaximum überlagert. Liegt das Maximum beispielsweise im negativen Bereich, ist die Versorgungsspannung hoch; liegt es im positiven Bereich, ist sie niedrig. Dies hilft, den Nullpunkt der Spannung zu bestimmen. Nach der anfänglichen Entladung steigt die Spannung an, die Entladungsmenge bleibt jedoch konstant. Die Impulsdichte breitet sich zu beiden Seiten aus, und die Entladungsfrequenz steigt, ist aber noch erkennbar. Mit weiter steigender Spannung nimmt die Impulsfrequenz schließlich so weit zu, dass sie nicht mehr unterscheidbar ist.

(g) Potentialentladung in der Schwebe. Eine elektrische Entladung zwischen zwei in einem elektrischen Feld schwebenden Metallgegenständen oder zwischen einem Metallgegenstand und der Erde.

Es gibt zwei Arten von Wellenformen:

1. Die positive und die negative Seite haben die gleiche Impulsamplitude, das gleiche Intervall und die gleiche Frequenz;

2 Die Impulse auf beiden Seiten erscheinen paarweise, mit dem gleichen Abstand zwischen den Paaren, und bewegen sich manchmal hin und her über die Grundlinie.

Es gibt drei Arten der Erstentladung:

(1) Die Entladungsmenge bleibt unabhängig von der Spannung unverändert, und die Löschspannung ist genau gleich der Einschaltspannung.

(2) Die Spannung steigt weiter an, und bei einer bestimmten Spannung verschwindet die Entladung plötzlich. Steigt die Spannung weiter an und fällt dann wieder ab, entlädt sie sich erneut bei der vorherigen Entladespannung.

(1) Mit zunehmender Spannung nimmt die Entladungsleistung allmählich ab, der Entladungsimpuls nimmt zu.