Ein neues Verfahren zur automatischen Gewinnung der Teilentladungseinsetz- und Aussetzspannung an elektrischen Wicklungen nach IEC TS 60034-18-41 und IEC TS 61934

Abstract:
Beim Betrieb von elektrischen Maschinen an Steuerungen mit steilen Spannungstransienten wie z.B. modernen PWM-Umrichtern werden besonders die Eingänge der Wicklungen mit überhöhten Spannungspotenzialen beaufschlagt. Dabei können Teilentladungen auftreten, die die Lebensdauer der Wicklungen drastisch verkürzen. Hierzu gibt es verschiedenste Veröffentlichungen, welche auch die unterschiedlichen Einflussparameter auf diese Effekte beschreiben. In der Praxis mangelte es bisher an einem effektiven automatischen Prüfverfahren, welches diese Beanspruchungen simuliert und somit als Werkzeug in Entwicklung, QS und vorbeugender Instandhaltung verwendbar ist. Klassische, auf Wechselspannungsspeisung basierende TE-Systeme bilden diese Wirkungsweisen unzureichend nach. Vorhandene online-Methoden werden durch den systembedingt vorhandenen Noisepegel sowie das nur sporadisch auftretende TE-Signal als in der Praxis schwierig anwendbar bewertet. Das vorgestellte offline-Prüfsystem basiert auf einem programmierbaren, prozessorgesteuerten Stoßimpulsgenerator mit sehr kurzer Impulsanstiegszeit (Bereich 100 ns) sowie einem neuartigen Bandpass-Mikrowellensensor mit spezieller Filter- und Signalqualifizierungsbaugruppe. Um den störenden Einfluss typischer VHF/UHF-Frequenzen der Prüfumgebung auszublenden und gute Signalsicherheit und –reproduzierbarkeit zu erreichen, wurde eine sehr schmalbandige Filterung im 1.7 GHz Band gewählt. Während der Beaufschlagung mit repetierenden und automatisch inkrementierenden Spannungsimpulsen erfasst der Flächensensor das Streufeld der Wicklung und filtert die sehr hochfrequenten elektromagnetischen Wellen, die von den Teilentladungen ausgehen, zuverlässig heraus. Das Signal wird qualifiziert und per Hüllkurvenmethode graphisch eingeblendet und ausgewertet. Eine indirekte Quantifizierung der TE-Ladungsmenge erlaubt die Festlegung von Toleranzgrenzen. Da der verwendete Stoßgenerator als Ausführung bis zu 20kV verfügbar ist, kann das System nicht nur an Niederspannungswicklungen, sondern auch an Formspulen von Mittelspannungsmaschinen eingesetzt werden. Ein interessantes Anwendungsgebiet liegt in der Bewertung älterer Maschinenwicklungen und deren Beurteilung bzgl. Verwendbarkeit an PWM-Umrichtern.