Grundsätzlich gilt: Eine Prüfspannung nahe der normalen Betriebsspannung bringt wesentlich zuverlässigere und aussagekräftigere Ergebnisse als eine niedrige Prüfspannung. Und in 5- bzw. 10-kV-Anlagen zeigt eine Isolationsprüfung mit 1 kV mit grosser Wahrscheinlichkeit einen unendlich hohen Isolationswiderstand an. Dieses Ergebnis ist praktisch wertlos, denn man erhält keinen Hinweis auf ein bevorstehendes Problem. In niedrigen Prüfspannungen steckt also ein enormes Gefahrenpotenzial.
Trendaufzeichnungen dienen der vorausschauenden Wartung
Die Wirksamkeit von hohen Prüfspannungen wird systematisch verstärkt durch die vielfältigen Trendaufzeichnungen der diagnostischen Isolationsprüfung. Diese Trendaufzeichnungen, kombiniert mit hohen Prüfspannungen, bilden die Grundlage für eine vorausschauende Wartung, die zuverlässig Fehler bereits in deren Anfangsstadium erkennt – 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 plötzlich nur noch einen Wert von 500 MΩ anzeigt, muss es dafür natürlich eine Ursache geben.
Hochwertige Isolationsprüfgeräte haben drei Anschlusspole
5- und 10-kV-Isolationsprüfgeräte kommen immer häufiger zum Einsatz. Hochwertige Ausführungen verfügen nicht über die üblichen zwei, sondern über drei Anschlussklemmen: «Negativ» (–), «Guard» (G) und «Plus» (+). Der Guard-Anschluss ist eine überaus nützliche Einrichtung, wie die Isolationswiderstandsmessung zeigt. Das Prüfgerät legt eine Spannung an das zu prüfende Betriebsmittel an und misst die Stromaufnahme. Nach dem ohmschen Gesetz wird daraus der Isolationswiderstand berechnet.
Zunächst ist das noch ein recht einfacher Vorgang. Doch betrachten wir einmal den Isolator eines Transformators etwas näher. Nach einiger Zeit im Einsatz wird er mit Sicherheit verunreinigt sein, was Auswirkungen auf die Messung hat. Legt man nämlich die Prüfspannung an einen verunreinigten Isolator an, fliesst der daraus resultierende Strom nicht nur durch den Körper des Isolators, sondern auch durch die Ablagerungen an seiner Oberfläche – man spricht hier vom Oberflächenkriechstrom. Das Messinstrument zeigt den Isolationswiderstand an, der aus der Parallelschaltung von Oberflächenwiderstand und Körperwiderstand resultiert. Dieses Messergebnis kann so verfälscht sein, dass der Oberflächenkriechstrom um den Faktor 10 höher ist als der Strom durch den Isolator.
Im Beispiel haben wir ei- nen Transformator-isolator betrachtet. Oberflächenkriechströme be- einträchtigen aber auch Mes- sungen an Kabeln. Daher muss man einen Weg finden, um den Effekt der Ober-flächenkriechströme möglichst gegen null zu bringen. Exakt das ist die Aufgabe des Guard-Anschlusses bei Hochspannungsisolationsprüfgeräten.
Der Guard leitet den Oberflächenkriechstrom ab
In der Praxis verbindet man den Guard-Anschluss mit einem blanken Draht, den man eng um die Oberfläche des zu prüfenden Betriebsmittels wickelt. Dieser Draht unterbricht die Oberflächenkriechströme, die an der Oberfläche des Prüflings vom positiven zum negativen Anschluss des Prüfgeräts fliessen. Durch diese «Guard»-Methode lassen sich die Oberflächenkriechströme von der Widerstandsmesseinheit über einen Parallelzweig ableiten. Das Instrument misst nun den tatsächlichen Isolationswiderstand des Betriebsmittels.
Nebenbei bemerkt: Es kann sehr hilfreich sein, Messungen mit und ohne Guard-Leitung durchzuführen. So erhält man wertvolle Informationen über den Grad der Oberflächenverschmutzung und kann entscheiden, ob das Betriebsmittel zu reinigen ist. Das Vorhandensein des Guard-Anschlusses allein garantiert noch lange nicht, dass das Isolationsprüfgerät beim Auftreten hoher Oberflächenkriechströme auch genaue Resultate liefert. Bisher war es immer schwer, die Funktion des Guard-Anschlusses voll auszunutzen, wenn das Instrument für die Schutzkategorie CAT IV 600 V konstruiert war. Megger hat in seinen Hochspannungs-isolationsprüfgeräten diese Schutzkategorie erreicht, ohne die Funktion des «Guard» einzuschränken.
Oberflächenkriechströme sind sogar auf Prüfleitungen
Auch der Aufbau eines Prüfgeräts hat Einfluss auf die Genauigkeit der Messergebnisse. Es gibt Isolationsprüfgeräte auf dem Markt, die bei Anwendung des Guards bis zu 80 Prozent falsche Ergebnisse anzeigen. Megger hat den Einfluss dieser Effekte in der praktischen Anwendung untersucht und festgestellt: Es gibt auch Kriechströme, die an der Oberfläche von Prüfleitungen auftreten – und die machen den Nutzen des Guards zunichte. Ein gefährlicher Zustand, denn so werden Probleme verdeckt.
Was kann man also unternehmen, um Probleme dieser Art zu vermeiden? Man sollte vom Hersteller Genauigkeitsangaben beim Einsatz des Guard-Anschlusses verlangen – und zwar, bevor man das Gerät kauft.
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