Ozonmessungen zur Diagnose äußerer Teilentladungen in luftgekühlten Wasserkraftgeneratoren

Abstract:
Durch Teilentladungen (TE) in Luft (äußere Teilentladungen) wird Ozon - O3 - produziert. Im Nut- bzw. im Nutaustrittsbereich können äußere TE infolge von Außenglimmschutz bzw. Endenglimmschutz-Beschädigungen auftreten, ebenso im Wickelkopf an elektrisch hoch beanspruchten Phasentrennstellen. Die Analyse der Ozonkonzentration in der Kühlluft von Maschinen verfolgt daher das Ziel, diesen Sachverhalt zur Zustandsbeurteilung von Statorwicklungen zu nutzen und ist eine indirekte Messung von äußeren Teilentladungen in Generatoren. Die Ozonkonzentration wird durch mehrere Umgebungsbedingungen maßgeblich beeinflusst; die Wesentlichsten sind die Luftfeuchtigkeit und die Statorspannung. Die Spannungsabhängigkeit der Ozonkonzentration aufgrund von äußerer TE wird vor allem dazu genutzt, um äußere TE nachzuweisen und Störeinflüsse (wie oben erwähnt) auszuschließen. Beide Abhängigkeiten konnten von uns empirisch verifiziert werden. Aus den von uns durchgeführten Untersuchungen lässt sich näherungsweise ableiten, dass sich die Ozonkonzentration aufgrund äußerer TE annähernd mit -4 ppb /(g/m³) bei Schwankung der Luftfeuchtigkeit ändert (im niedrigen Konzentrationsbereich bis 20ppb). Neben der Betrachtung der Absolutwerte ist auch die Tendenz der Ozonkonzentration von Bedeutung. Steigt der Absolutwert der O3-Konzentration innerhalb von einigen Jahren stetig an, kann man von einer beschleunigten Verschlechterung des Wicklungsisoliersystems ausgehen. Die Ozongasanalyse ist ein praktikables Hilfsmittel, um mit einem relativ einfachen Messaufbau den Zustand einer luftgekühlten Generatorwicklung mit geschlossenem Kühlkreislauf betreffend äußerer TE zu beurteilen und liefert einem Wasserkraftenergieversorger mit einer großen Anzahl an Generatoren einen wertvollen Beitrag zu ihrer Zustandsbewertung.