Neues Verfahren zur Dynamischen Widerstandsmessung an Stufenschaltern

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In den neuesten Statistiken wird immer noch der Stufenschalter als eines der kritischsten Elemente am Leistungstransformator gelistet. Seit einigen Jahren gibt es verschiedene Prüfverfahren, um eine Aussage über den Zustand des Stufenschalters machen zu können. Wagt man einen Blick zu den Leistungsschaltern, stellt man fest, dass dort seit über 20 Jahren die dynamische Widerstandsmessung (dynamic resistance measurement – DRM) ein wichtiger Bestandteil der Diagnose ist. Die dynamische Widerstandsmessung beruht darauf, dass ein Strom eingeprägt wird, der ebenso wie der Spannungsabfall über dem Prüfobjekt als Funktion der Zeit gemessen wird. Diese Messung ist insbesondere dann von Interesse, wenn am Prüfobjekt eine Widerstandsänderung erfolgt, wie beim Stufenwechsel eines Stufenschalters. Üblicherweise beträgt die Umschaltzeit eines Stufenschalters abhängig vom Design 3 bis 10 Sekunden, wobei die eigentliche Schaltzeit der Kontakte nur im Bereich von 30-100 ms liegt. Das besondere des neuen Verfahrens ist die Tatsache, dass neben der Primärseite des Transformators (auf der üblicherweise auch der Stufenschalter ist) auch der Spannungsverlauf der Sekundärseite gemessen wird. Wird so verfahren, μß die Sekundärseite nicht kurzgeschlossen werden um die Schaltzeiten und Widerstände zu bestimmen, sondern es kann der Prüfaufbau zur Wicklungswiderstandsmessung verwendet werden. Auf Grund der offenen Sekundärseite ist die Induktivität bei dieser Messung hoch, was wiederum zu hohen Spannungen auf der Hochspannungsseite führt, da sie eine Summe aus induktiver und resistiver Spannung ist. Aus dieser Größe läßt sich der Widerstand nicht direkt ableiten, aber mit dem Spannungsverlauf auf der Sekundärseite, lassen sich mit Hilfe eines Transformator Modells die induktiven Anteile herausrechnen. Als Ergebnis erhält man den Widerstandsverlauf auf der Primärseite. Wie sich zeigt, kann mit Hilfe dieses Verfahrens sowohl eine Aussage über die Schaltzeiten, als auch über die Widerstände gemacht werden. Die anderen bekannten Verfahren zur Stufenschalterdiagnose können nicht beide wichtigen Parameter ermitteln oder sie müssen sich sogar mit Ersatzgrößen behelfen. In diesem Artikel werden erste Ergebnisse vorgestellt, die mit Hilfe dieses Verfahrens erzielt wurden und welche Aussagen sich daraus ableiten lassen.