Das Gefährdungspotenzial von Teilentladungen

Teilentladungen bilden einen Plasmakanal, der Temperaturen von einigen tausend Kelvin erzeugt. Durch diese enorme Hitze werden Isolierstoffe, aber auch Metalle, in unmittelbarer Umgebung irreversibel geschädigt. Da die meisten Teilentladungen mehrfach pro Spannungsperiode auftreten, sind mehrere hundert Teilentladungen pro Sekunde keine Seltenheit. Dabei ist die Geschwindigkeit der voranschreitenden Schädigung abhängig vom Ort der Teilentladungen und den verwendeten Isolierstoffen. Dementsprechend kann keine exakte Lebensdaueranalyse der betroffenen Geräte vorgenommen werden. Bis auf sehr wenige Ausnahmen verkürzen Teilentladungen jedoch die Einsatzdauer dieser Geräte. Bleiben Teilentladungen unbemerkt, können die Ausfälle ohne Vorwarnung auftreten und hohen finanziellen Schaden anrichten. Durch Explosionsschäden oder Produktionsausfälle übersteigen die Kosten eines plötzlichen Ausfalls den Beschaffungswert des Geräts oder des Hochspannungsbetriebsmittels meist um ein Vielfaches. Durch eine frühzeitige Detektion von Teilentladungen lassen sich Reparaturen oder der Austausch der betroffenen Objekte gezielt planen und durchführen.

Messung von Teilentladungen

Teilentladungen können entweder online oder offline gemessen werden (Bild 1). Beides hat Vor- und Nachteile. In der DIN EN 60270 (VDE 0434) wird beschrieben, wie im Offlinebetrieb mit einer separaten Spannungsquelle, einem Koppel- bzw. Messkondensator und einer Messimpedanz Teilentladungen gemessen werden. Die meisten Grenzwerte für Teilentladungen von Betriebsmitteln basieren auf den Definitionen aus dieser Norm. Hierbei wird mit einer Spannung oberhalb der Betriebsspannung geprüft. Besonders Schädigungen in der Isolation zeigen bezüglich Teilentladungseinsetzspannung und -aussetzspannung ein Hystereseverhalten. Es kann also passieren, dass Teilentladungen bei kurzzeitigen Überspannungen in der Isolation einsetzen, aber erst einige kV unterhalb der normalen Betriebsspannung aussetzen. Diese Prüfungen nach DIN EN 60270 (VDE 0434) sind speziell während der Fertigung, nach der Endmontage, vor der Inbetriebnahme und als wiederkehrende Prüfung für viele Betriebsmittel empfohlen. Häufig obliegt es dem Käufer, eine solche Prüfung vertraglich zu vereinbaren bzw. dem späteren Nutzer, solche Tests durchzuführen. Werden Teilentladungen im Onlinebetrieb gemessen, müssen lediglich die Sensoren angebracht werden, die Notwendigkeit einer separaten Spannungsversorgung entfällt. Belässt man die Sensoren am Prüfobjekt, können wiederholende Prüfungen und Langzeitmessungen durchgeführt werden. Mit geeigneten Messsystemen lassen sich Trendanalysen über die Zeit erstellen, die Aufschluss über die Geschwindigkeit der fortschreitendenden Degradierung geben.