Verbesserung der Zustandsbeurteilung von Messwandlern mittels DGA

Die von Fehlern generierten Gasmuster können aber von anderen, nicht fehlerspezifischen Gasquellen maßgeblich verändert werden. Dazu zählen das sogenannte Stray Gassing, chemisch-katalytische Einflüsse sowie Wechselwirkungen von Materialien, die in Messwandlern eingesetzt werden. Solche Effekte können zu erheblicher Unsicherheit in der Bewertung und Diagnose und folglich auch zu fehlerhafter Zustandsbeurteilung der in Betrieb stehenden Wandler führen. Eine weitere Ursache für störende Gasentwicklungen wurde in den Jahren 2010-2014 von VUM Verfahren Umwelt Management GmbH (vormals VERBUND Umwelttechnik GmbH) untersucht und erkannt.

Unlängst zeigten Zeitreihen der DGA-Werte von Ölproben aus einigen Messwandlern auffällige und zunächst unerklärbare Konzentrationsreduktionen bestimmter Gase. Bereits aus ersten Laboruntersuchungen war erkennbar, dass sich die Verteilungsmuster der Gas-in-Öl-Konzentrationen maßgeblich verändern, wenn den Ölproben Papier zugesetzt wird. Da solche Effekte die Treffsicherheit der Interpretationsschemata von DGA-Werten beeinträchtigen können, wurde ein Forschungsprojekt zur Erweiterung der Versuche auf reale Objekte beantragt. Im Fokus der dafür vorgesehenen Untersuchungen stand der mittelfristige Konzentrationsverlauf charakteristischer Zersetzungsgase, welche dem Isolieröl von sechs Messwandler-Modellen zugesetzt wurden. Um die möglichen Ursachen für die veränderten Gasmuster einzugrenzen, wurden die Probanden sowohl mit Porzellan- als auch mit Verbundisolatoren ausgeführt. In zwei Probanden wurden dabei Spannungswandler-Aktivteile eingebaut, die anderen waren nur ölgefüllt. Mit zusätzlich eingebauten Temperatursensoren sollte außerdem die Temperaturverteilung in den Probanden unter dem Einfluss unterschiedlicher Aufstellungsbedingungen erfasst werden.
 

Isolationspapier sorbiert Schlüsselgase

Primärziel des Forschungsprojekts war es, die Ursachen der Konzentrationsabnahmen spezifischer Gase festzustellen. Da solche Einflüsse bisher bei der Interpretation von DGA-Werten nicht berücksichtigt wurden, sollte auch analysiert werden, inwieweit die Treffsicherheit von Diagnosen beeinträchtigt wird. Ebenso war beabsichtigt, den jahreszeitlich optimalen Zeitraum für Routine-Ölprobenahmen herauszufinden. Ein weiteres Untersuchungsziel war es auch, quantitative Informationen zur Wasserdampf- und Gasdichtheit von Verbund-Hohlisolatoren zu erlangen. Die gesetzten Ziele wurden erreicht und durch neue, noch unveröffentlichte Erkenntnisse ergänzt. Die Untersuchungsergebnisse führten nämlich zur unerwarteten Schlussfolgerung, dass nicht nur Wasser und Kohlendioxid bevorzugt von Isolierpapier sorbiert werden, sondern auch die Schlüsselgase Wasserstoff und Ethin. Dadurch verschieben sich die Konzentrationsverhältnisse der im Öl gelösten Gase. Veränderungen der Gasmuster können sich in den verschiedenen Interpretations­schemata unter Umständen bedeutsam auswirken, wie das folgende Beispiel zeigt. Ein Messwandler wurde kurz nach Erkennung hoher DGA-Werte umgehend außer Betrieb genommen. Interessehalber wurde nach einigen Monaten Stillstand eine weitere Ölprobe gezogen. Obwohl vom Fehler unterdessen kein Gas generiert worden war, hatte sich das ursprüngliche Gasmuster infolge von Sorptionseffekten stark verändert. Dementsprechend hätten die beiden DGA zu unterschiedlichen Fehlerdiagnosen geführt.

Wichtig auch für Trafos

Solche Erkenntnisse sind – außer für Messwandler – besonders auch für Transformatoren von großer Bedeutung. Das konnte anhand einer Zeitreihe der Gas-in-Öl-Konzentrationen, die nach einem kurzzeitigen Fehler mit einem Online-Gerät erfasst wurden, veranschaulicht werden. Weitere Erkenntnisse wurden durch zusätzliche Untersuchungen an einem fehlerbehafteten Messwandler erlangt.