Untersuchung des Alterungsprozesses an den Öl-Papier-Grenzflächen in Transformator-Durchführungen

Inhalt:
Es wurde der Alterungsprozess von Öl-Papier-Isoliersystemen für thermisch und elektrisch hoch beanspruchte Transformatordurchführungen mit realitätsnahen, hermetisch geschlossenen Durchführungsmodellen untersucht. Definierte Gaspolster (Stickstoff oder Luft) wurden nachträglich eingebracht. Es wurden 12 verschiedene Parameterkombinationen mit je drei Objekten untersucht, d.h. mit Luft-/Stickstoffpolster, mit/ohne elektrische Belastung sowie bei drei verschiedenen Alterungstemperaturen 80, 90 und 105 °C. Die Ergebnisse zeigen die erwarteten Einflüsse von Temperatur und Luftsauerstoff. Es ist außerdem ein deutlicher Einfluss der Feldstärkebelastung erkennbar. Veränderungen der dielektrischen Eigenschaften sind vor allem. auf die Alterung des Öles und nicht auf die Alterung des Papiers zurückzuführen, sie sind in guter Übereinstimmung mit Erfahrungen an betriebsgealterten Durchführungen. Die Verfärbung der gealterten Öle in den Modellen entspricht prinzipiell den genannten Parametern, ein eindeutiger Schluss von der Farbzahl auf den Alterungszustand ist aber nicht möglich. Fortschreitende Alterung ist sehr gut an netzfrequenten Verlustfaktoren bei erhöhten Messtemperaturen (z.B. Betriebstemperatur), nicht jedoch bei niedrigen Messtemperaturen (z.B. Raumtemperatur) erkennbar. Demgegenüber sind Polarisations- und Depolarisationsstrommessungen (PDCMessungen) bereits bei niedrigen Messtemperaturen (d.h. auch bei Raumtemperatur) sehr gut in der Lage, den Alterungsfortschritt zu detektieren. Während der Alterungsdauerläufe wurden auch kritische und praktisch relevante Schadensverläufe durch einen plötzlichen starken Verlustfaktoranstieg bei Alterungstemperatur, durch PDC-Analyse bei Raumtemperatur und durch die Detektion von Teilentladungen und Gasbildung festgestellt. Diese Entwicklung wäre im Betrieb auch durch ein Online-Verlustfaktor-Monitoring sehr gut erkennbar gewesen, nicht jedoch durch die üblichen Offline- Verlustfaktormessungen bei Umgebungstemperatur. Bei den Teilentladungen handelt es sich offenbar um Gleitentladungen an inneren Grenzflächen des Öl-Papier-Isoliersystems. Durch Temperaturzyklen konnte der Schadensfortschritt gestoppt werden, die integralen dielektrischen Werte streben inzwischen wieder ihren altersgemäßen Werten zu.