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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Dieser Teil der VDE 0530, der eine Internationale Norm darstellt, liefert eine gemeinsame Basis für: - Messverfahren und Messgeräte; - den Aufbau von Prüfschaltungen; - Normalisierung und Prüfverfahren; - Störunterdrückung; - die Dokumentation von Prüfergebnissen; - die Interpretation von Prüfergebnissen für off-line-Teilentladungsmessungen an der Wicklungsisolierung von drehenden elektrischen Maschinen. Die in diesem Dokument beschriebenen Messmethoden sind für Ständerwicklungen von Maschinen mit oder ohne leitfähigem Nutteilglimmschutz und für Ständerwicklungen von Maschinen mit Formspulen oder Runddrahtwicklungen anwendbar. Für spezielle Wicklungen, wie zum Beispiel Hochspannungs-Läuferwicklungen, ist dieses Dokument ebenfalls anwendbar. Die Messmethoden gelten, wenn mit sinusförmiger Wechselspannung mit Frequenzen im Bereich 0,1 Hz bis 400 Hz geprüft wird. Die in diesem Dokument enthaltenen Richtlinien für die Interpretation sind nur dann anwendbar, wenn alle folgenden Bedingungen erfüllt sind: - Die Messungen sind ausgeführt mit Netzfrequenz von 50 Hz oder 60 Hz oder mit Frequenzen im Bereich von 45 bis 65 Hz. - Wicklungen mit vorgeformten Elementen oder Wicklungskomponenten wie zum Beispiel Stäbe oder Spulen. - Die Wicklungen haben einen leitfähigen Nutteilglimmschutz. Das ist üblicherweise bei Hochspannungsmaschinen mit Bemessungsspannungen von 6 kV oder höher der Fall. Für Maschinen mit Runddrahtwicklungen, Wicklungen ohne leitfähigen Nutteilglimmschutz und für Prüfungen mit Frequenzen, die von den Netzfrequenzen abweichen, sind die Richtlinien für die Interpretation nicht anwendbar. Die in diesem Dokument enthaltenen Prüfverfahren für die off-line-TE-Messungen sind zur Bewertung gleichbleibender Fertigungsqualität und/oder für Trending-Bewertungen von Wicklungen dieser Art aber auch von Wicklungen umrichtergespeister Maschinen. Seit vielen Jahren wird die Messung von Teilentladungen (TE) als eine empfindliche Methode zur Bewertung der Qualität neuwertiger Isoliersysteme und des Zustandes gealterter Isoliersysteme angewendet. Diese Methode wird aber auch zur Erfassung lokaler TE-Quellen in gebrauchten elektrischen Wicklungsisolierungen, die infolge der Beanspruchungen im Betrieb entstehen, angewendet. Im Vergleich zu anderen dielektrischen Prüfungen (zum Beispiel Messung des Verlustfaktors oder des Isolationswiderstandes) erlauben die differenzierenden Eigenschaften der Teilentladungsmessung auch die Identifikation lokal begrenzter Schwachstellen im Isoliersystem. In Zusammenhang mit der Wartung und Revision von drehenden Maschinen kann die Messung und die Analyse von Teilentladungen auch Informationen liefern bezüglich: - Existenz von Alterungseinflüssen und potentielle Schwachstellen im Isoliersystem; - Alterungsverhalten; - notwendige weitere Maßnahmen und Zeitabstände zwischen Revisionen. Obwohl die TE-Prüfung von drehenden Maschinen eine weitverbreitete Akzeptanz gefunden hat, zeigen viele Studien, dass nicht nur unterschiedliche Messmethoden existieren, sondern insbesondere auch die Kriterien und Methoden zur Analyse und letztendlich zur Bewertung der gemessenen Daten oft unterschiedlich und daher nicht vergleichbar sind. Demzufolge ist die Erstellung eines Leitfadens für Anwender, die den Einsatz von TE-Messungen zur Bewertung des Zustandes ihrer Isoliersysteme beabsichtigen, notwendig. Teilentladungsmessungen an Ständerwicklungen können in zwei große Bereiche unterteilt werden: a) Off-line-Messungen, bei denen die Ständerwicklung vom Netz getrennt ist und eine separate Spannungsversorgung verwendet wird, um die Wicklung mit Spannung zu beaufschlagen. b) On-line-Messungen, bei denen die drehende Maschine im normalen Betrieb läuft und mit dem Netz verbunden ist (IEC 60034-27-2). Beide Ansätze haben in Bezug aufeinander Vor- und Nachteile. Unter Anerkennung des weitgehenden, weltweiten Einsatzes von on-line-Methoden und ihrem nachweislichen Wert für die Industrie beschränkt sich diese Internationale Norm jedoch auf off-line-Methoden. Dies wird als notwendig erachtet, um diese Norm für die Anwendung der TE-Prüfungen auch für Nicht-Spezialisten ausreichend prägnant gestalten zu können. Einschränkungen: Bei der Prüfung von Ständerwicklungen beeinflussen unvermeidlich verschiedene äußere Faktoren die Messergebnisse, weshalb TE-Messungen nur unter bestimmten Bedingungen vergleichbar sind. Die Ergebnisse der TE-Messungen werden sowohl im Umfeld der betrieblichen Fertigung als auch vor Ort von Störungen beeinflusst, es sei denn, es sind Maßnahmen zur Reduzierung der Störungen getroffen. Es werden verschiedene Hardware und Software-Einrichtungen angewendet, um beispielsweise die Bandbreite der Messfrequenz zu beeinflussen oder Algorithmen für die Unterdrückung der Grundstörungen einzusetzen, um damit Teilentladungssignale und Grundstörungen voreinander zu trennen. Die Rückrechnung der gemessenen Teilentladungssignale in entsprechende Ladungswerte hängt ebenfalls von den Messsystemen und Einrichtungen für die Kalibrierung, die für die Normalisierung eingesetzt werden und von der angewendeten Methode ab. Die Bedingungen während der Messung, wie Temperatur und Feuchte aber auch die Anordnung des Prüfobjektes beeinflussen ebenfalls das Ergebnis der Teilentladungsmessung. Bei Ständerwicklungen hängt die Dämpfung und Ausbreitung der Teilentladungsimpulse vom tatsächlichen Aufbau der Wicklung und der Entstehung der Impulse ab. Infolge der genannten Gründe ist es schwierig, für Wicklungen drehender Maschinen absolute Teilentladungs-Grenzwerte, zum Beispiel als Annahmekriterien für die Fertigung oder für den Betrieb anzugeben. Darüber hinaus hängt der Umfang der Schädigung und daher das Risiko für den Ausfall des Isoliersystems vom speziellen Typ der TE-Quelle sowie deren Lage innerhalb der Ständerwicklungsisolierung ab, die beide die Messergebnisse wesentlich beeinflussen können. Anwender der TE-Messung sollten sich darüber im Klaren sein, dass aufgrund der Prinzipien der Messmethode nicht alle isolationsrelevanten Probleme in Ständerwicklungen mit Hilfe von TE-Messungen erkannt werden können (zum Beispiel Isolationsfehler mit kontinuierlichen Kriechströmen infolge leitfähiger Pfade zwischen unterschiedlichen Elementen des Isoliersystems oder impulslose Entladungsphänomene). Weiterhin können in der Praxis bestimmte Impulssignale infolge der Einwirkung elektrischer Störungen, die die Empfindlichkeit des Messsystems begrenzen, unerkannt bleiben. Für einzelne Stäbe und Spulen ist es wegen der verschiedenen Messeinrichtungen und Prüfanordnungen ebenfalls schwierig absolute Teilentladungs-Grenzwerte anzugeben. Deshalb werden im vorliegenden Dokument keine Grenzwerte angegeben. Zuständig ist das DKE/K 311 "Drehende elektrische Maschinen" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE.

Änderungsvermerk

Gegenüber DIN CLC/TS 60034-27 (VDE V 0530-27):2011-09 wurden folgende Änderungen vorgenommen: a) Änderung der Benummerung in Teil 1; b) ausschließlich Spezifizierung von AC-Prüfungen bei 50/60 Hz (und bei geringfügigen Abweichungen), Prüfungen bei 0,1 Hz und 400 Hz sind ausgeschlossen; c) Präzisierung der Definitionen, z. B. hinsichtlich Ladungswerten und abgeleiteten Kenngrößen, Rauschen, Normalisierung; d) Präzisierung der Risikobewertung möglicher Teilentladungsmessergebnisse. e) Es bleibt bei dem Grundsatz, dass keine absoluten Grenzwerte angegeben werden, da unterschiedliche Isoliersysteme und unterschiedliche Messsysteme solche einheitlichen Grenzwerte verhindern.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 311 - Drehende elektrische Maschinen