Teilentladungen und Lebensdauerabschätzungsansätze für elektrische Betriebsmittel, mit Schwerpunkt Kabelanlagen

Abstract

Der Elektrizitätstransport ist mit dem Einsatz elektrischer Betriebsmittel verbunden, die außer der elektrischen Belastung auch noch anderer äußeren Belastungsfaktoren ausgesetzt sind die den Alterungsprozess beschleunigen. Die Kombination dieser Faktoren mit der nicht immer konstanten Belastung eines elektrischen Hochspannung-Betriebsmittels führt zu einer beschleunigten Alterung desselben. Im ungünstigsten Fall sogar zu einem vorzeitigen Ausfall und unter Umständen zu einer Unterbrechung der Stromversorgung.<br />Aus diesen Gründen werden elektrische Betriebsmittel technischen Diagnosemethoden unterzogen, die mit verschiedenen Verfahren durch Erfassung bestimmter Größen eine Abschätzung des Zustandes der elektrischen Betriebsmittel erlauben. Das Ziel ist dabei die Restlebensdauer eines elektrischen Betriebsmittels möglichst genau abzuschätzen. Damit ist es im besten Fall möglich, ein unterbrechungsfreies Umschalten auf alternative Versorgungswege durchzuführen oder das betrachtete Betriebsmittel vorzeitig außer Betrieb zu nehmen.<br />Die in dieser Arbeit behandelte Teilentladungsdiagnostik stellt eine der Methoden der technischen Diagnostik dar, die es mittels zerstörungsfreier Prüfverfahren und Online-Monitoringsystemen erlaubt, eine Zustandsbewertung und Lebensdauerabschätzung des betrachteten Betriebsmittels durchzuführen.<br />Am Anfang dieser Arbeit werden Teilentladungen als ein physikalischer Prozess beschrieben um im nächsten Kapiteln Wege zu zeigen, wie diese messtechnisch erfassbare Größe wahrgenommen, gemessen und für die Zustandsbewertung des Betriebsmittels verwendet werden kann. Neben dem Vergleich der klassischen und neuen nichtkonventionellen Teilentladungs-Diagnosemethoden an Kabelanlagen, werden in einem eigenen Kapitel die üblichen Methoden und Ansätze erfasst, die für die Lebensdauerabschätzung der elektrischen Betriebsmittel verwendet werden.<br />Diese Methoden und Ansätze beruhen auf Daten die hauptsächlich mittels der Methoden der technischen Diagnostik aufgenommen werden. Eine der Verfahren die dafür verwendet wird, ist die TE-Diagnostik, dass auch Thema dieser Arbeit ist.<br />Wegen seiner technischen Bedeutung für die Versorgungssicherheit, stellt die Teilentladungsdiagnostik ein wichtiges und breites Forschungsfeld dar. Sie ist in den meisten Fällen keinen absolut gültigen Normen unterworfen und daher erfordert eine Zustandsbeurteilung, neben den messtechnisch gewonnenen Daten (welche mit statischen Werkzeugen der Mathematik ausgewertet werden), auch eine subjektive Beurteilung der Experten.<br />

The transportation of electricity is based on the use of components that are exposed not only to electrical loading but other stress factors too. These loads are stress factors that accelerate the ageing process of an electrical component. The combination of these factors causes the ageing of a high-voltage component that can lead to a failure and in worst case to an interruption of electrical supply.<br />For these reasons electrical component undergo variable technical diagnosis systems. These diagnosis methods make it possible to estimate the condition of a high-voltage electrical component. The main aim is to make a possibly accurate estimation of the remaining service life of a component. This would make it possible to provide a continuous power supply with no interruptions, via a preterm switch over alternative supply possibilities or it would allow the abortion of the operation of the component.<br />In this diploma thesis is the phenomenon of Partial Discharges (PD) analyzed. The PD-Diagnosis is one of the many methods of technical diagnosis that allows, by means of non-destructive test processes and Online-Monitoring the estimation of the condition and the remaining service life of a component.<br />At the beginning of this thesis is made a description of the physical processes that occur by the appearance of Partial Discharges. Further paths are shown how PD can be observed, measured and used for estimation.<br />Beside of the comparison of the classical and non-conventional methods of PD diagnosis on cable systems, a section is included with the common used methods and appendages for an estimation of the remaining service life of high-voltage component. These methods are based on Data that mainly rely on the technical diagnosis. PD-Diagnosis is one of these technical Diagnosis methods and it's the main issue of this thesis.<br />PD-Diagnosis has always been a Field of Research because of its importance for electricity supply. It is generally doesn't comply with any absolutely valid standards. Because of that PD-Diagnosis demand, among the technically gained Data, the skills of the evaluating person or expert gained through the years of experience.<br />