Aus dem Facharchiv: Elektropraxis
Ölprüfungen in Anlagen größer 1 kV - Ein wichtiger Teil der vorbeugenden Schadenverhinderung
Die Verfügbarkeit ölgefüllter Betriebsmittel hängt ganz wesentlich von der Ölqualität ab. Im Laufe der Zeit ändert Öl seine Eigenschaften, sodass eine kontinuierliche Überwachung notwendig ist, bevor es zu Störungen kommt. Dieser Beitrag beschreibt die maßgeblichen Eigenschaften des Öls und geht der Frage nach, wann mindestens was zu prüfen ist.
Die Durchschlagspannung ist eine funktionelle Eigenschaft, die das Standvermögen gegen elektrische Spannungsbeanspruchungen beschreibt. Sie hat die Maßeinheit der Feldstärke (z. B. kV/cm) und weist damit auch auf den physikalischen Hintergrund hin, warum Verunreinigungen im Öl die Durchschlagfestigkeit erheblich senken. Solche sind nämlich Orte hoher Feldstärken, von denen aus der Spannungsdurchschlag initiiert wird.
In Datenblättern werden die Durchschlagspannungen oft auf eine Durchschlagstrecke von 2,5 cm bezogen. Das ist der vorgeschriebene Abstand der Elektroden in Prüfgeräten. Leider wird das oft nicht erwähnt, sondern einfach als bekannt vorausgesetzt und führt mitunter zu Missverständnissen.
Im Vergleich zu Luft unter Normalbedingungen mit etwa 30 kV/cm beträgt die Durchschlagspannung bei gebrauchtem Öl mit circa 200 kV/cm das annähernd Siebenfache (neues Öl sogar >280 kV/cm [2]).
Niedrige Werte deuten auf Verunreinigungen im Öl hin, sodass die Messung der Durchschlagspannung vorwiegend dem Nachweis von Zersetzungsprodukten, von freiem Wasser oder anderen Fremdpartikeln dient.
Ölproben sind bei Betriebstemperatur zu entnehmen, da sich gezeigt hat, dass unterhalb der Betriebstemperatur entnommene Öle zu zu optimistischen Prüfergebnissen führen.
Das ist auch für Reservebetriebsmittel wichtig, die nicht unter Spannung gehalten werden und bei denen nach ihrer Inbetriebnahme die Messung der Durchschlagspannung in kurzen Abständen von etwa 14 Tagen erfolgen sollte, bis sich ein unveränderter Dauerzustand nachweisen lässt.
Geforderte Werte für gebrauchtes Öl liegen zwischen 30 bis 60 kV/2,5 cm.
Wassergehalt
Der Wassergalt einer Isolierflüssigkeit hat Einfluss auf deren Durchschlagsfestigkeit und Alterungsverhalten.
Wasser wird durch die Isolierflüssigkeit in das Betriebsmittel eingetragen. Im Öl kann es bis zur Löslichkeitsgrenze in gelöster Form enthalten sein, aber auch gebunden als absorbiertes Hydrat. Ebenso enthält das feste Isoliersystem, z. B. Papier, gebundenes Wasser. Die gelösten Mengen sind stark temperaturabhängig.
Die im Isolieröl enthaltene absolute Wassermenge wird ausgedrückt in mg Wasser/kg Öl. Übersteigt der Wassergehalt die Löslichkeitsgrenze, kann freies Wasser in Form von Tröpfchen oder Eintrübungen beobachtet werden.
Um den Zutritt von Luftfeuchtigkeit in das Isoliersystem zu verringern, werden bei Betriebsmitteln mit Ausdehnungsgefäß in die Atmungsöffnungen Luftentfeuchter eingebaut. Wirksamer jedoch ist ein hermetisch abgeschlossenes Kühlsystem, wie es beispielsweise bei Hermetiktransformatoren zur Anwendung kommt (Bild).
Für gebrauchtes Öl wird ein Grenzwert des Wassergehalts von 15 bis 40 mg/kg bei Betriebstemperatur angegeben.