Teilentladungsdiagnostik mit ultrakurzen Röntgenpulsen für Hochspannungsisolatoren in der Routineprüfung

Abstract:
Eine qualitativ hochwertige Hochspannungsvorprüfung von festen Isolierstoffen benötigt lange Testzeiten, da die Zündung von Teilentladungen (TE) in Hohlräumen nicht nur ein genügend hohes elektrisches Feld, sondern auch das Vorhandensein freier Ladungsträger voraussetzt. Das führt zu einer statistischen Verteilung des Einsetzens der Teilentladungen, so dass für ein sicheres Erkennen solcher Hohlräume lange Messzeiten erforderlich sind. Eine wirtschaftliche Stückprüfung ist deshalb kaum möglich. Wird die Teilentladung dagegen durch ionisierende Strahlung aktiviert, kann die notwendige Prüfzeit auf ein Minimum reduziert werden, ohne zu riskieren, TE von kleinen Hohlräumen nicht zu detektieren. Gepulste Röntgenstrahlen können eine Teilentladung in Hohlräumen triggern ohne die Teilentladungspegel zu beeinflussen. Auf Basis dieser Methode, bekannt als Pulsed X-ray Induced Partial Discharge (PXIPD), wurde eine TE Hochspannungsprüfanlage für die Stückprüfung von Isolatoren bis zu einer Nennspannung von 420 kV entwickelt und in Betrieb genommen. Durch einen sehr geringen Grundrauschpegel ist eine automatische Auswertung der Resultate möglich. Durch die Überführung der Technologie auf eine Stückprüfung im industriellen Massstab konnten bereits über zehntausend Isolatoren für gasisolierte Schaltanlagen (GIS) mit der PXIPD-Methode vorgeprüft werden. Untersuchungen an Isolatoren mit Fehlstellen belegen die hohe Effektivität und Zuverlässigkeit der Anlage. Durch das PXIPDStückprüfen konnten die TE Fälle, verursacht durch Hohlräume in der Endprüfung, um über 60 % reduziert werden. In Kombination mit der kurzen Prüfzyklusdauer und eindeutigen Zuordenbarkeit der TE zu einem Isolator ermöglicht die Anlage eine schlankere GIS Fertigung.