DC-Teilentladungsmessungen am Beispiel eines 660 kV Teilers

Abstract:
Die Messung von hohen Gleichspannungen erfolgt klassischer Weise über ohmsche bzw. ohmsch-kapazitive Spannungsteiler, die die hohen Systemspannungen von einigen 100 kV oder gar einigen MV auf ein für elektronische Komponenten handhabbares Maß von in der Regel 100 V herunterteilen. Hochspanungs-DC-Teiler werden entwicklungsbegleitend, sowie auch im Rahmen von Abnahmeprüfungen diversen Tests unterzogen. Zu den dielektrischen Prüfungen gehört dabei die Messung von Teilentladungen. Wie auch bei AC-Betriebsmitteln kann dabei das TE-Verhalten des Prüflings Aufschluss über lokal begrenzte Defekte geben, die innerhalb der für die Stehspannungsprüfung üblichen Zeitspanne von 60 Minuten nicht zwangsläufig zum Durchschlag des Testobjekts führen. Einer der Kernpunkte bei der TE-Messung ist die sichere Abgrenzung von echten Teilentladungspulsen aus dem Prüfling von externen Entladungen bzw. Störungen. In Abhängigkeit vom Messumfeld kann dies eine herausfordernde Aufgabe für den verantwortlichen Prüfingenieur sein, für die im Falle von AC-TE-Messungen eine Reihe von erprobten Störunterdrückungsmaßnahmen und vor allem phasenaufgelöste TE-Histogramme zur Verfügung stehen. Bei DC-TE-Messungen entfallen zwangsläufig alle Verfahren, bei denen das TE-Verhalten mit der Prüfspannung korreliert wird. Es fehlt der Phasenbezug, aber auch die absolute Höhe der Prüfspannung liefert nur eine begrenzte Aussage, da die Feldverhältnisse, die sich z.B. durch die Bildung von Raumladungen an der Oberfläche des Prüflings einstellen, nach einer in der Regel kurzen Übergangszeit bei konstanter DC-Prüfspannungshöhe zum Verlöschen der Teilentladungen führen. Eine verbesserte Aussage liefern daher zusätzliche Prüfspannungsbelastungen mit Polaritätsumkehr (Polarity Reversal Test), die ein sich änderndes elektrisches Feld zur Folge haben und die somit auch kapazitiv wirkende TE-Mechanismen zu Entladungen bringen können. Vor diesem Hintergrund wird somit deutlich, dass die von der AC-TE-Messung her bekannten Größen wie TE-Einsatzspannung PDIV und TE-Aussetzspannung PDEV nicht sinnvoll zur Anwendung kommen können. Der vorliegende Beitrag beschreibt eine Serie von elektrischen Prüfungen, die an verschiedenen baugleichen 660 kV-DC-Teilern vorgenommen worden sind. Schwerpunkt der Ausführungen stellen dabei die Überlegungen und die Durchführung der Teilentladungsmessung dar.