Teilentladungsdiagnostik von Mikrohohlräumen in Epoxidharz und ihre Modellierung

Abstract:
Die Zustandsbewertung einer elektrischen Isolierung mittels diagnostischer Messmethoden erfolgt mit integrierenden Verfahren oder – zur Erkennung lokaler Schädigungen, wie z.B. Mikrohohlräumen – mit Teilentladungsmessungen. Für die zustandsorientierte Instandhaltung und Wartung gewinnt die Teilentladungsmesstechnik und -Analyse mehr und mehr an Bedeutung, da es durch Bewertung der Messergebnisse möglich ist, den Instandhaltungsaufwand unmittelbar auf die betroffenen Betriebsmittel zu fokussieren. Damit können bei erhöhter Prozesssicherheit die Life-Cycle-Kosten erheblich reduziert werden. In diesem Beitrag werden mineralische gefüllte Epoxidharzprüfkörper gemessen und ausgewertet; mögliche Diagnosegrößen, wie Einsetzfeldstärke, Teilentladungsintensität und ein neu eingeführter Phasenwinkel erläutert. Der für größere Kavitätendurchmesser (ab 1 mm Durchmesser) bekannte Gasentladungsprozess und die dafür in der Literatur gebräuchlichen physikalischen Modelle werden auf ihre Übertragbarkeit auf geringere Durchmesser überprüft. Neben dem eingeführten rein physikalisch/mathematischen Modell werden Ergebnisse einer Simulation mittels eines FEM-Modells vorgestellt. Schlussfolgerungen bezüglich Detektierbarkeit solcher Mikrohohlräume als auch der Einfluss der Alterung lassen sich daraus ableiten. Die negativen Auswirkungen der Feuchtigkeitsalterung betreffen alle wesentlichen Eigenschaften. Dielektrische Werte (dielektrischer Verlustfaktor tan δ, relative Dielektrizitätszahl ε r) degradieren mit zunehmender Feuchtigkeitsaufnahme und führen zu einer verstärkten Verdrängung des elektrischen Feldes vom Epoxidharz in die Mikrokavitäten mit geringerer Dielektrizitätszahl. Zusätzliche Messungen künstlicher und damit bekannter Mikrokavitäten verfolgen das Ziel, die vorher eingeführten Diagnosegrößen samt deren Modellierung zu bestätigen. Außerdem wird der Prozess der zunehmenden Feldverdrängung durch Feuchtigkeitsalterung gezeigt.