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Ohne Kriechströme messen

Text: Holger Janssen, Distrelec
Gelegentlich treten bei Transformatoren Oberflächen-Kriechströme auf. Diese können den Messwert des Isolationswiderstand verfälschen. Isolationsprüfgeräte mit Schirmanschluss lösen das Problem.

Für eine Prüfspannung ab 5 kV hat Megger spezielle Isolationsmessgeräte entwickelt. Der Hintergrund: Eine Prüfspannung nahe der normalen Betriebsspannung bringt wesentlich zuverlässigere und aussagekräftigere Ergebnisse. „In 5kV- oder 10kV-Anlagen wird eine Isolationsprüfung mit 1 kV mit großer Wahrscheinlichkeit einen unendlich hohen Isolationswiderstand anzeigen“, so Ruud Vertommen, technischer Berater beim Distributor Distrelec. „Das Ergebnis würde keinerlei Hinweis auf ein drohendes Problem geben und wäre somit praktisch wertlos.“ Messungen mit entsprechend hohen Prüfspannungen hingegen zeigen potenzielle Probleme zuverlässig an.

Zusätzlich ermöglichen die Trendaufzeichnungen der Isolationsprüfung eine genauere Diagnostik: Sie sind die Basis für eine vorausschauende Wartung, die zuverlässig Fehler bereits im Anfangsstadium aufspürt – lange bevor es zu gefährlichen und kostspieligen Ausfällen kommt. „Wenn die Prüfung eines Netztrennschalters zum Beispiel einen Isolationswiderstand von 2000 MΩ ergibt, eine wiederholte Messung aber nur noch einen Wert von 500 MΩ anzeigt, muss es dafür natürlich eine Ursache geben“, so Vertommen.

Der Schirmanschluss unverzichtbar

Der Trend geht deshalb zu 5kV- und 10kV-Isolationsprüfgeräten. Aber auch hier gibt es Unterschiede: Hochwertige Produkte sollten über einen Guard- oder Schirmanschluss verfügen. Dieser sorgt dafür, dass Oberflächen-Kriechströme die Messung nicht verfälschen können. „Dabei handelt es sich um kein unwesentliches Problem“, erklärt Vertommen. „Die Verfälschung kann so groß sein, dass der Oberflächenkriechstrom um den Faktor 10 höher ist als der Strom, der durch den Isolator fließt.“

Oberflächen-Kriechströme treten auf, wenn der Isolator eines Transformators verunreinigt ist – was nach einer gewissen Betriebszeit fast immer der Fall ist. Wenn die Prüfspannung aber an einen verunreinigten Isolator angelegt wird, fließt der daraus resultierende Strom nicht nur durch den Körper des Isolators, sondern auch durch die Ablagerungen an seiner Oberfläche. Dieser Oberflächen-Kriechstrom verursacht bei den Messungen Probleme: Das Prüfgerät zeigt den Isolationswiderstand an, der aus der Parallelschaltung von Oberflächenwiderstand und Körperwiderstand resultiert. Wichtig und relevant ist jedoch nur der Widerstand des Isolatorkörpers.

Oberflächen-Kriechströme eliminieren

Hochwertige Isolationsprüfgeräte verfügen deshalb nicht über die üblichen zwei, sondern über drei Anschlussklemmen, die mit Negativ (–), Guard (G) und Plus (+) gekennzeichnet sind. Der Guard-Anschluss wird mit einem blanken Draht verbunden, der eng um die Oberfläche des zu prüfenden Betriebsmittels gewickelt wird. Die Oberflächen-Kriechströme, die an der Oberfläche des Prüflings vom positiven zum negativen Anschluss des Prüfgeräts fließen, werden unterbrochen und über einen Parallelzweig abgeleitet. Das Instrument misst nun den tatsächlichen Isolationswiderstand des Betriebsmittels. „Es macht jedoch Sinn, von Zeit zu Zeit Messungen mit und ohne Guard-Leitung durchzuführen“, rät Vertommen. „Denn hier erhält man als praktischen Nebeneffekt Informationen über den Grad der Oberflächenverschmutzung und kann entscheiden, ob das Betriebsmittel gereinigt werden muss.“

Komfortable Bedienung

Ein Guard-Anschluss allein garantiert jedoch noch lange nicht, dass ein Isolationsprüfgerät auch genaue Resultate liefert. So kann die Prüfspannung einbrechen, wenn der Hochspannungsgenerator im Gerät nicht ausreichend Leistung sowohl für die laufende Isolationswiderstandmessung als auch für den Parallelzweig des Guard-Anschlusses liefert. Dieser Fall tritt zum Beispiel auf, wenn der Generator einen zu hohen Innenwiderstand hat. Aber auch der inkorrekte Aufbau eines Prüfgerätes kann eine genaue Messung verhindern: Im schlimmsten Fall treten Kriechströme an der Oberfläche von Prüfleitungen auf, die die Ergebnisse verfälschen.

Bei der Isolationsprüfung hängt die Qualität der Resultate also erheblich von der Qualität des eingesetzten Messgeräts ab. Die Produkte von Megger entsprechen der Messkategorie CAT IV 600V ohne die Guard-Funktion einzuschränken. Auch die Handhabung ist komfortabel; außerdem besitzen die Prüfgeräte eine große, einfach zu lesende, hintergrundbeleuchtete LCD-Anzeige. Damit sind sie gleichermaßen für den Gebrauch in hellem Sonnenlicht sowie in schlecht beleuchteten Bereichen geeignet. Die angezeigten Informationen umfassen Widerstand, Spannung, Kriechstrom, Kapazität, Batteriestatus und Zeitkonstante. Zusätzlich wird die verstrichene Prüfzeit ständig angezeigt, so dass separate Zeitmesser nicht erforderlich sind. Angepasste Zeitmesser und Grenzwertanzeigen sind inbegriffen. Die Geräte können zur Prüfung mit Netzspannung oder über ihre interne wieder-aufladbare Batterie versorgt werden. Dies stellt einen großen Vorteil bei unbekannten Bedingungen am Prüfort oder bei Langzeitprüfungen dar.

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