Zusammenfassung
Die Analyse der im Isolieröl gelösten Gase ermöglicht die frühzeitige und differenzierte Erkennung von Fehlern in öl-papierisolierten Hochspannungsgeräten. Sie zählt daher zu den wichtigsten Methoden zur Zustandsüberwachung von Transformatoren und Messwandlern. Die Effektivität der Fehlererkennung wird durch verschiedene Einflüsse gestört, die in Normen und zahlreichen Veröffentlichungen beschrieben werden. Wenig beachtet wurde hingegen bisher, dass Moleküle einiger Gase, ähnlich wie Wassermoleküle, vom Isolierpapier bevorzugt sorbiert werden. Solche Vorgänge verändern die Gasmuster und erschweren folglich die Interpretation von Fehlern. Aus den Ergebnissen eines Forschungsprojekts wird ersichtlich, um welche Zersetzungsgase es sich dabei handelt und mit welchen Einflüssen auf die Fehlerinterpretation zu rechnen ist.
Abstract
The analysis of gases dissolved in insulating oil enables the early and differentiated detection of faults in oil-paper-insulated high voltage equipment. It is, therefore, one of the most important methods for monitoring the condition of transformers and instrument transformers. The effectiveness of fault detection is disturbed by various interferences, which are described in standards and numerous publications. However, less attention has been paid so far to the fact that molecules of some gases, comparable to water molecules, are preferentially sorbed by the insulation paper. Such processes change the gas patterns and, thus, complicate the interpretation of faults. The results of a research project show which decomposition gases are involved and which influences on fault interpretation are to be expected.
Notes
Üblicherweise werden zur DGA (Dissolved Gas Analysis) folgende Gase herangezogen: H2: Wasserstoff; CO: Kohlenmonoxid; CO2: Kohlendioxid; CH4: Methan; C2H2: Ethin; C2H4: Ethen; C2H6: Ethan; O2: Sauerstoff und N2: Stickstoff.
Alle Untersuchungen wurden ausschließlich an inhibierten Mineralölen durchgeführt.
Anlagerung von Atomen oder Molekülen an der Oberfläche eines Festkörpers.
Für geschlossene Messwandler sind das lt. EN 60599 die maximal zulässigen Werte.
Ostwald-Koeffizient L = Vg/Vl, (absorbiertes Gasvolumen/Volumen der absorbierenden Flüssigkeit).
Wegen der relativ geringen Menge des zwischen und in den Papierlagen befindlichen Öls kann dieses nur relativ geringe Gasmengen absorbieren (lösen).
Für dieses Gerät wird in der Folge die Abkürzung WmRF: Wandler mit realem Fehler verwendet.
Bei länger andauernden Temperaturerhöhungen gibt das Papier einen Teil der adsorbierten C2H2-Moleküle vorübergehend wieder an das Öl ab.
Bei OF- oder OD-gekühlten Transformatoren.
Maß, welche Menge eines Stoffes (Permeat) einen Festkörper pro Fläche und Zeit durchdringen kann.
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Danksagung
Die Autoren bedanken sich bei allen Unterstützern der Arbeit. Bei Österreichs Energie für die Finanzierung des Projekts und die Unterstützung durch ihren Arbeitskreis „Messwandler und Isolieröle“ unter dem ehemaligen Vorsitzenden Ing. Norbert Runda. Die Abwicklung wurde ermöglicht durch die VUM Verfahren Umwelt Management GmbH sowie die KNG-Kärnten Netz GmbH. Die notwendigen Probanden wurden von der PFIFFNER Messwandler AG zur Verfügung gestellt.
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Binder, E., Theuermann, J., Darmann, M. et al. Selektive Gassorption von Öl-Papierisolierungen. Elektrotech. Inftech. 139, 98–109 (2022). https://doi.org/10.1007/s00502-022-00994-6
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DOI: https://doi.org/10.1007/s00502-022-00994-6
Schlüsselwörter
- Messwandler
- Leistungstransformatoren
- Öl-Papierisolierung
- Gas-in-Öl-Analyse
- Interpretationsschemata
- Sorptionseffekte
- Veränderung von Gasmustern