Cover DIN IEC 60897 VDE 0370:2022-02
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DIN IEC 60897 VDE 0370:2022-02

Prüfverfahren zur Bestimmung der Blitzimpuls-Durchschlagspannung von Isolierflüssigkeite

(IEC 60897:1987)
Art/Status: Norm, gültig
Ausgabedatum: 2022-02
VDE-Artnr.: 0300142

Der Stoßdurchschlag von Isolierflüssigkeiten ist eine sehr komplexe, noch nicht vollständig verstandene Erscheinung. Er setzt die Zündung und das Wachstum von Vorentladungen (Streamern) voraus. Die Höhe der Durchschlagspannung scheint durch solche Faktoren wie die Wellenform der Spannung, die Dauer der Spannungsbeanspruchung und die Feldkonfiguration beeinflusst zu werden. Um vergleichbare Resultate zu erzielen, ist es notwendig, alle diese Faktoren genau festzulegen und zu überwachen. Selbst wenn alle o. g. Faktoren konstant gehalten werden, wird häufig eine Streuung der Ergebnisse beobachtet. Man geht davon aus, dass dies mit dem Zufallscharakter der Vorentladungsmechanismen in Zusammenhang steht. Während das Durchschlagverhalten in einem homogenen elektrischen Feld nicht durch die Polarität der angelegten Spannung beeinflusst wird, hat die Polarität im inhomogenen elektrischen Feld, besonders aber bei einer Nadel-Kugel-Geometrie, einen merklichen Einfluss. Die Erfahrung zeigt für diese Konfiguration, dass der chemische Aufbau der Flüssigkeit das Durchschlagverhalten bei Beanspruchung mit negativer Stoßspannung grundlegend beeinflusst. Stark inhomogene Feldgeometrien, wie sie in den beschriebenen Verfahren angewendet werden, sind notwendig, um die Unterscheidung von Isolierflüssigkeiten hinsichtlich des Einflusses ihrer Beschaffenheit auf die Durchschlagspannung zu ermöglichen. Die Höhe der Stoßdurchschlagspannung ist von der Zeitdauer der Wellenfront abhängig. Folglich wird in den hier beschriebenen Verfahren alleinig die Prüfspannung mit der Standard-Stoßform 1,2/50 spezifiziert. Anders als der Durchschlag bei Beanspruchung mit normalfrequenter Spannung (IEC 60156), ist der Stoß-Durchschlag in der Nadel-Kugel-Anordnung weitgehend unabhängig von Feuchte- und Partikelgehalt der Isolierflüssigkeit. Deshalb werden keine besonderen Festlegungen bezüglich der Überwachung dieser Stoffe gemacht. Es wird aber vorausgesetzt, dass deren Konzentrationen die Gebrauchsfähigkeit der Flüssigkeit nicht einschränkt. Die IEC-Norm von 1987 wurde hier unverändert 1:1 in den deutschen Text übernommen. Dadurch sind natürlich einige Textstellen, Bezüge und Verweise inzwischen veraltet. An besonders "neuralgischen" Stellen wurden daher Kommentare in Form von nationalen Fußnoten mit Hinweis auf den Fehler bzw. die erfolgte Korrektur eingefügt. Es ist in naher Zukunft bei IEC vorgesehen, diese Norm zu überarbeiten und zu aktualisieren. Die Experten des DKE/K 182 "Flüssigkeiten und Gase für elektrotechnische Anwendung" sind der Ansicht, dass die zugrundeliegende Norm IEC 60897 aus dem Jahr 1987 zeitnah überarbeitet und aktualisiert werden sollte. Die in dieser Norm beschriebene Prüfanordnung verwendet eine extrem inhomogene elektrische Feldverteilung, die so in der Praxis eher selten auftritt. Ebenso erscheint der Vorschlag zur Verwendung einer Grammophon-Nadel antiquiert. Jedoch sind die hier beschriebenen Prüfverfahren prinzipiell dafür geeignet, das Durchschlagsverhalten von Isolierflüssigkeiten zu beurteilen. In einer Arbeitsgruppe der CIGRE wurden inzwischen umfangreiche Untersuchungen zum Durchschlagsverhalten von Isolierflüssigkeiten durchgeführt und bewertet. Mit den sich hieraus ergebenden Prüfverfahren lassen sich z. B. auch Unterschiede zwischen Mineralölen und Esterflüssigkeiten bewerten. Der Abschlussbericht dieser Arbeitsgruppe wird voraussichtlich in 2021 vorliegen und kann eine Grundlage für die Überarbeitung dieser Norm darstellen. Die vorliegende Norm beschreibt zwei Prüfverfahren für die Bewertung der elektrischen Festigkeit von Isolierflüssigkeiten bei Beanspruchung mit Standard-Blitzstoßspannungen im inhomogenen elektrischen Feld, in dieser Norm bezeichnet mit Verfahren A bzw. Verfahren B. Verfahren A basiert auf einem Stufenverfahren. Mit Hilfe von Verfahren A wird ein Schätzwert der Blitzstoß-Durchschlagspannung unter speziellen Bedingungen ermittelt. Bei Verfahren B handelt es sich um ein statistisches Verfahren. Es ist geeignet, eine Annahme über die Wahrscheinlichkeit des Durchschlages einer Isolierflüssigkeit bei Beanspruchung mit Blitzstoßspannung bei einer festgelegten Spannung zu überprüfen. Beide Verfahren können für neue und gebrauchte Isolierflüssigkeiten angewendet werden, die bei 40 °C eine Viskosität von weniger als 700 mm2/s haben. Beide Verfahren können mit positiver oder mit negativer Polarität der Stoßspannung angewendet werden. Bezüglich der Aufbereitung der zu prüfenden Flüssigkeitsprobe werden keine Bedingungen vorgegeben. Es wird davon ausgegangen, dass sie nach gängiger betrieblicher Praxis erfolgt. Prüfungen vor und nach der Aufbereitung der Probe können nützlich sein, um den Einfluss der Aufbereitung aufzuzeigen. Mit der Anwendung beider Verfahren wird die Einführung einheitlicher Arbeitsabläufe zur Bewertung der elektrischen Festigkeit von Isolierflüssigkeiten bei Beanspruchung mit Blitzstoßspannung angestrebt. Sie können sowohl der Unterscheidung der Isolierflüssigkeiten untereinander, als auch der Erfassung von Veränderungen in deren Eigenschaften dienen. Veränderungen von Eigenschaften einer Isolierflüssigkeit sind z. B. auf Grund von Veränderungen ihrer chemischen Beschaffenheit als Ergebnis einer Modifikation im Herstellungsprozess und/oder von Rohstoffen denkbar. Im Anwendungsbereich des Dokuments gibt es keine Einschränkungen. Isolierflüssigkeiten, die in elektrischen Betriebsmitteln eingesetzt werden, können Beanspruchungen durch transiente Schalt- oder Blitzspannungen ausgesetzt sein, die der netzfrequenten Betriebsspannung überlagert sind. Unabhängig davon, ob es sich um Gleich-Überspannungen oder um oszillierende Überspannungen handelt, wird im Ergebnis immer ein transienter Vorgang positiver oder negativer Polarität vonstatten gehen, der Kenntnisse darüber erfordert, wie sich die Isolierflüssigkeit unter diesen Bedingungen verhält.