Systeme zur Überwachung von Teilentladungen für die kontinuierliche Überwachung des Isolationszustands von Transformatoren
Unsere Online-Systeme zur Überwachung von Teilentladungen erfassen rund um die Uhr die Teilentladungsaktivität in Leistungstransformatoren und erstellen Trendanalysen dazu. So werden aus periodischen Offline-Prüfungen eine kontinuierliche, vorausschauende Transformatorüberwachung – und lassen sich nahtlos mit unseren Lösungen zur Überwachung von Durchführungen, OLTC, DGA und Temperatur kombinieren, um ein umfassendes Bild des Isolationszustands zu erhalten.
- Kontinuierliche Online-PD-Erkennung anstelle von regelmäßigen Offline-Stichproben
- UHF-, HFCT- und Ultraschall-Sensoren für eine doppelgesicherte PD-Diagnostik
- Teil einer umfassenden Lösung zur Online-Überwachung von Transformatoren, kein eigenständiger Punktsensor
Was ist die Überwachung von Teilentladungen?
Teilentladungen (PD) sind lokal begrenzte elektrische Entladungen, die die Isolierung zwischen Leitern nur teilweise überbrücken – ein Frühindikator für Isolationsfehler wie innere Hohlräume, Oberflächenkriechströme, Koronaentladungen oder Kontakte mit schwebendem Potential. Bei der Online-Teilentladungsüberwachung werden UHF-, HFCT- oder Ultraschallsensoren am Transformator angebracht, um PD-Impulse kontinuierlich zu erfassen und in verwertbare Daten zum Isolationszustand umzuwandeln.
- Sensoren, die je nach Sensortyp am Ölventil, an der Tankoberfläche oder am Erdungskabel angebracht sind
- PD-Impulse werden abgetastet, von elektrischen Störsignalen gefiltert und in PRPD-/PRPS-Muster abgebildet
- Die Musteranalyse klassifiziert die Art der Entladung – interne, Oberflächen-, Korona- oder Schwebeentladung – sowie deren Entwicklung
- Die Ausgabe erfolgt über ein lokales Display, ein Alarmrelais, RJ45-Ethernet oder RS485/Modbus zur SCADA-Integration
Warum regelmäßige PD-Tests nicht ausreichen
Eine Teilentladungsprüfung im Werk oder offline liefert lediglich ein Ergebnis zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Online-Teilentladungsüberwachung überwacht den Zustand der Isolierung kontinuierlich, während der Transformator in Betrieb ist, und schließt so die Lücke zwischen den planmäßigen Prüfungen.
- Die PD-Aktivität kann zwischen den geplanten Prüfterminen von einem stabilen Wert auf eine Alarmstufe ansteigen.
- Bei Offline-Tests, die während eines Stillstandszeitraums durchgeführt werden, kann das last- und temperaturabhängige Entladungsverhalten nicht erfasst werden
- Elektrische Störungen im Umspannwerk erschweren die manuelle Auswertung von Teilentladungen, wenn keine kontinuierliche Basislinie vorliegt.
- Unentdeckte Teilentladungen beschleunigen die Alterung der Isolierung und erhöhen das Risiko ungeplanter Ausfälle
Wo es im Inneren eines Transformators zu Teilentladungen kommt
Teilentladungen in einem Leistungstransformator lassen sich häufig auf einen von drei Bereichen zurückführen. Das Wissen darum, wo Entladungen in der Regel entstehen, hilft bei der Entscheidung, welcher Sensortyp und welche Komponenten aus unserem Angebot an Transformatorüberwachungslösungen mit der Teilentladungsüberwachung kombiniert werden sollten.
| PD-Quellgebiet | Typische Ursache | Ergänzende Überwachung |
|---|---|---|
| Core & Coil Assembly | Isolationslücken, Eindringen von Feuchtigkeit, Verunreinigungen durch Partikel, Alterung der Wicklungsisolierung | Überwachung der Wicklungstemperatur / DGA-Überwachung |
| Buchse | Kapazitätsverschiebung, Anstieg der dielektrischen Verluste, Verschmutzung oder Feuchtigkeit am Durchführungsanschluss | Buchsenüberwachung |
| Laststufenschalter (OLTC) | Kontaktverschleiß, Lichtbogenbildung beim Schalten, Mechanikwiderstand | OLTC-Überwachung |
Betriebsspannung, induzierter Streufluss und Isolationsbeeinträchtigungen durch Feuchtigkeit oder Partikel sind die zugrunde liegenden Faktoren, die am häufigsten dazu führen, dass in einem dieser drei Bereiche Entladungen auftreten – weshalb die Teilentladungsüberwachung selten als einzelner, isolierter Sensor eingesetzt wird.
Umfassende Lösungen für die Online-Überwachung von Transformatoren
Die Überwachung von Teilentladungen ist ein Bestandteil eines umfassenden Zustandsüberwachungskonzepts für Transformatoren. Entdecken Sie auch unsere weiteren Online-Lösungen zur Transformatorüberwachung, um ein Überwachungskonzept für den Isolationszustand und den Gesamtzustand Ihrer Anlagen zu entwickeln, das genau auf Ihre Anforderungen zugeschnitten ist.
Transformatorüberwachung
Unsere umfassende Lösung zur Online-Überwachung von Transformatoren, die Temperatur-, DGA-, PD-, Durchführungs- und OLTC-Daten in einer einzigen Zustandsüberwachungsansicht zusammenführt.
Temperaturüberwachung von Transformatoren
Online-Überwachung der Wicklungs- und Öloberflächentemperatur, die thermische Belastungen signalisiert, die häufig mit der Alterung der Isolierung und dem Auftreten von Teilentladungen in Verbindung stehen.
Temperaturüberwachung mittels Glasfaser
Direkte Temperaturmessung an den Heißstellen der Wicklung mithilfe dielektrischer Glasfasersensoren, die gegenüber dem elektromagnetischen Feld des Transformators vollständig unempfindlich sind.
DGA-Überwachung von Transformatoren
Kontinuierliche 7-Gas-Chromatographie-Analyse von Transformatoröl, um festzustellen, ob die festgestellte Teilentladungsaktivität bereits Fehlergase erzeugt.
OLTC-Überwachung
Erfasst den Strom, die Temperatur, die Vibrationen, das Drehmoment und die Position des Stufenschalters – und erkennt so mechanischen Verschleiß, der zu Entladungsvorgängen führen kann.
Buchsenüberwachung
Überwachung von Kapazität, dielektrischem Verlust und Leckstrom bei Durchführungen, die sich nahtlos in die Erkennung von Teilentladungen auf Durchführungsebene einfügt.
Partial Discharge & Related Condition Monitoring Products
Unsere Hardware zur Teilentladungsüberwachung wird direkt ab Werk geliefert und von uns selbst entwickelt und lässt sich nahtlos mit unseren Produkten zur Überwachung von Durchführungen, OLTC, DGA und Glasfasertemperatur kombinieren, um den Zustand des Transformators umfassend zu erfassen.
Konfiguration des Teilentladungssensors
Die Auswahl des Sensortyps richtet sich nach dem Aufbau des Transformators, den Einbaubedingungen und dem zu überwachenden Bereich, aus dem die Teilentladungen stammen. UHF-, HFCT- und Ultraschallsensoren können zur Erhöhung der Diagnosesicherheit miteinander abgeglichen werden.
| Sensortyp | Bandbreite | Installationsverfahren | Hauptzweck |
|---|---|---|---|
| UHF-Teilentladungssensor | 300 MHz – 3000 MHz | Ölventil, Steckanschluss oder Tankschnittstelle | Erfasst elektromagnetische Signale im Ultrahochfrequenzbereich, die von internen Teilentladungen ausgehen |
| HFCT-Teilentladungssensor | 100 kHz – 50 MHz | Erdungskabel zum Aufklemmen oder Erdungspfad über eine Durchführung | Erkennt hochfrequenten Impulsstrom aufgrund von Teilentladungsaktivität |
| Ultraschall-PD-Sensor | 20 kHz – 200 kHz | Magnetisch oder auf dem Tank montiert | Erfasst akustische Emissionen, die durch Teilentladungen im Inneren des Transformators entstehen |
Die Standardkonfiguration des Überwachungshosts unterstützt 4 oder 6 Kanäle mit einer Kanalkonsistenz von ≤0,5 dBm, einem Überwachungsbereich von ≤20.000 pC und einer Abtastrate von 200 MS/s. Die genaue Anzahl der Kanäle und die Zusammensetzung der Sensoren werden projektbezogen konfiguriert – wenden Sie sich an unser Technikteam, um eine auf Ihre Ausrüstung abgestimmte Konfiguration zu erhalten.
So funktioniert die Online-Überwachung von Teilentladungen
Impulserkennung
UHF-, HFCT- oder Ultraschallsensoren erfassen das elektromagnetische, stromtechnische oder akustische Signal, das bei einer Entladung entsteht.
Rauschfilterung
Die integrierte Signalverarbeitung trennt echte PD-Impulse von Schaltgeräuschen und externen elektromagnetischen Störungen.
PRPD-/PRPS-Zuordnung
Die Impulse werden anhand des Wechselstrom-Phasenzyklus und der Impulsfolge abgebildet, um die Diagnosemuster PRPD und PRPS zu erstellen.
Alarm- und SCADA-Ausgang
Die Musterklassifizierung und der Trend steuern einen Anzeigewert, ein Alarmrelais oder einen RJ45-Ethernet-/RS485-Ausgang an das SCADA-System.
Was umfasst ein System zur Überwachung von Teilentladungen?
Ein komplettes System zur Überwachung von Teilentladungen besteht aus Teilentladungssensoren, einem Überwachungsrechner, einer Überwachungssoftware und einer Kommunikationsschnittstelle. Die Sensoren erfassen Entladungssignale an verschiedenen Stellen; der Überwachungsrechner nimmt die Signale ab und verarbeitet sie; die Software zeigt PRPD-/PRPS-Muster, Trendkurven und Alarme an.
- PD-Sensoren – UHF-, HFCT- und Ultraschall-Optionen für eine doppelte Erkennung
- PD-Überwachungshost – 4- oder 6-Kanal-Signalerfassung und -verarbeitung
- Überwachungssoftware – PRPD, PRPS, Trendkurven, Alarme und historische Daten
- Kommunikationsschnittstelle – RJ45-Ethernet und RS485 zu SCADA- oder Anlagenverwaltungsplattformen
Optionales Zubehör
- Schaltschrank, Bildschirmschrank oder Konvergenzschrank für die Sensorverlegung
- Sensorschutz gemäß Schutzklasse IP68 für die Montage im Freien oder in Ölbädern
- Signalaufteiler zur gemeinsamen Nutzung mit DGA-Korrelationsanlagen
Überwachung von Teilentladungen – intern entwickelt und maßgeschneidert
Wir entwickeln und fertigen unsere Hardware zur Teilentladungsüberwachung von A bis Z – von den UHF-/HFCT-/Ultraschallsensoren bis hin zum Überwachungsrechner –, was uns die Flexibilität gibt, eine Konfiguration zur Transformatorüberwachung genau auf Ihre spezifische Anlage, Spannungsklasse und die anlagenweiten Anforderungen an die Zustandsüberwachung zuzuschneiden.
- Eigene Forschung und Entwicklung sowie Fertigung von PD-Sensoren und der zugehörigen Überwachungshardware
- Auf Spannungsklasse, Sensorkombination und Kanalanzahl zugeschnittene Konfigurationen
- Individuelle Schutzarten und Befestigungsmöglichkeiten für den Einsatz in Innenräumen, im Freien oder in ölgefüllten Umgebungen
- Technische Unterstützung von der ersten Beratung bis zur Inbetriebnahme
Häufig gestellte Fragen zur Überwachung von Teilentladungen
Was ist die Überwachung von Teilentladungen?
Bei der Teilentladungsüberwachung werden UHF-, HFCT- oder Ultraschallsensoren eingesetzt, um lokalisierte Entladungsimpulse im Inneren der Transformatorisolierung kontinuierlich zu erfassen und so frühzeitig und in Echtzeit Aufschluss über den Zustand der Isolierung zu geben.
Was ist der Unterschied zwischen einer Online-Überwachung und einer Teilentladungsprüfung?
Eine Teilentladungsprüfung an einem Transformator ist in der Regel eine Überprüfung im Werk, bei der Inbetriebnahme oder im Rahmen der regelmäßigen Wartung, die ein Ergebnis zu einem bestimmten Zeitpunkt liefert. Die Online-Teilentladungsüberwachung läuft kontinuierlich, während der Transformator in Betrieb ist, und erfasst den Teilentladungsverlauf anstelle einer einmaligen Momentaufnahme.
Was verursacht Teilentladungen in einem Transformator?
Zu den häufigsten Ursachen zählen Isolationslücken, Oberflächenverunreinigungen, das Eindringen von Feuchtigkeit, Herstellungsfehler sowie die allmähliche Alterung der Isolierung unter Betriebsspannung und durch Streumagnetfluss.
Wo treten Teilentladungen typischerweise auf?
Die drei häufigsten Entstehungsbereiche sind die Kern- und Spulenbaugruppe, die Durchführung und der Laststufenschalter – jeder dieser Bereiche kann neben der Teilentladungsmessung mit einer eigenen, speziell darauf abgestimmten Lösung überwacht werden.
Welche Sensortypen werden zur Überwachung von Teilentladungen eingesetzt?
Zu den gängigen Sensortypen zählen UHF-Sensoren für elektromagnetische Impulse, HFCT-Klemmen für hochfrequente Erdströme und Ultraschallsensoren zur Erfassung akustischer Emissionen an der Tankoberfläche.
Wo werden Teilentladungssensoren in der Regel installiert?
Die Sensoren werden für die UHF-Messung am Ölventil oder an der Tankanschlussstelle, für die HFCT-Messung am Erdungskabel oder für die Ultraschallmessung an der Tankoberfläche angebracht.
In welchem Zusammenhang steht die Teilentladung mit der Gasanalyse (DGA)?
Beide Verfahren ergänzen sich: Die Teilentladungsüberwachung erfasst das elektrische Entladungsereignis selbst in Echtzeit, während die DGA-Messung die Fehlgase erfasst, die durch die Entladungsaktivität im Laufe der Zeit im Öl entstehen können.
Kann die Teilentladungsüberwachung an Transformator-Durchführungen eingesetzt werden?
Ja. Die Überwachung von Teilentladungen auf Buchsenebene kann als eigenständiger Sensor hinzugefügt oder mit der Überwachung der Kapazität und der dielektrischen Verluste in einer integrierten Buchsenüberwachungskonfiguration kombiniert werden.
Ist die Überwachung von Teilentladungen für Laststufenschalter (OLTCs) relevant?
Ja. OLTC-Kontakte können im Laufe ihrer Abnutzung Entladungsvorgänge auslösen, daher wird die PD-Erkennung häufig mit der Strom-, Schwingungs- und Drehmomentüberwachung kombiniert, um eine umfassende Zustandsbewertung des OLTC zu ermöglichen.
Was ist ein PRPD-Muster?
Ein phasenaufgelöstes Teilentladungsmuster (PRPD) stellt die erfassten Impulse in Abhängigkeit vom Wechselstrom-Phasenzyklus dar, und anhand seiner Form lässt sich die Entladungsquelle klassifizieren, beispielsweise als Hohlraum, Oberflächenkriechstrom oder Korona.
Können Teilentladungsdaten in das SCADA-System integriert werden?
Ja. Der Überwachungshost gibt Daten über RJ45-Ethernet und RS485/Modbus aus, um sie in SCADA- oder zentralisierte Zustandsüberwachungsplattformen zu integrieren.
Inwiefern trägt die Überwachung von Teilentladungen zur Erhaltung des Isolationszustands von Transformatoren bei?
Durch die kontinuierliche Überwachung der Entladungstrends können Betreiber sich abzeichnende Isolationsfehler frühzeitig erkennen und so eine vorausschauende Instandhaltung ermöglichen, anstatt erst nach einem Ausfall reagieren zu müssen.
Kann das System zwischen mehreren Entladungsquellen an derselben Anlage unterscheiden?
Ja. Bei Mehrkanal-Konfigurationen werden die Daten jedes Sensors separat übermittelt, wodurch sich leichter feststellen lässt, aus welchem Teil der Anlage eine Leckage stammt.
Welche Ausgabeformate stellt der Überwachungshost den Anlagenbetreibern zur Verfügung?
Die Messwerte stehen als lokal angezeigter Wert, als relaisgesteuertes Alarmsignal oder als digitale RJ45-Ethernet-/RS485-Datenübertragung an ein SCADA-System oder eine Zustandsüberwachungsplattform zur Verfügung.
Hat der Einbau eines PD-Sensors Auswirkungen auf die Durchschlagfestigkeit des Transformators?
Nein. Die Sensoren sind so konzipiert, dass sie nicht-invasiv am Ölventil, an der Tankoberfläche oder am Erdungskabel angebracht werden können, sodass sie die Isolierung oder die dielektrischen Eigenschaften des Transformators nicht beeinträchtigen.
Wie oft muss ein Teilentladungssensor gewartet werden?
Die Wartung beschränkt sich in der Regel auf regelmäßige Überprüfungen der Sensoranschlüsse und der Host-Funktion, da die Sensoren selbst keine beweglichen Teile enthalten.
Kann die Teilentladungsüberwachung Offline-Diagnosetests vollständig ersetzen?
Die Online-Überwachung soll regelmäßige Diagnosetests ergänzen, nicht vollständig ersetzen – sie weist kontinuierlich darauf hin, wann und wo eine eingehendere Offline-Untersuchung erforderlich ist.
Für welche Spannungsklassen wird die Teilentladungsüberwachung eingesetzt?
Die PD-Überwachung kommt bei Mittel- und Hochspannungs-Leistungstransformatoren in Umspannwerken, Kraftwerken, Anlagen für erneuerbare Energien und Industrieanlagen zum Einsatz.
Wie wird der Schweregrad in einem Überwachungssystem für Teilentladungen klassifiziert?
Der Schweregrad wird in der Regel anhand der Entladungsstärke, der Phasenkonzentration, der Wiederholungsrate und der zeitlichen Entwicklungsrichtung klassifiziert, wobei die Alarmschwellenwerte entsprechend der jeweiligen Anlage und der Risikotoleranz konfigurierbar sind.
Sollte die Überwachung von Teilentladungen mit anderen Lösungen zur Transformatorüberwachung kombiniert werden?
Ja. Da Teilentladungen häufig mit der Wicklungstemperatur, dem Ölzustand, der Isolierung der Durchführungen oder dem Verschleiß des OLTC zusammenhängen, ist die Teilentladungsüberwachung am effektivsten, wenn sie in Kombination mit unseren Lösungen zur Temperatur-, DGA-, Durchführungs- oder OLTC-Überwachung eingesetzt wird, anstatt allein verwendet zu werden.
Von Energieversorgern und Transformatorenherstellern weltweit geschätzt
Unsere Systeme zur Überwachung von Teilentladungen kommen bei Energieversorgungsunternehmen, Transformatorenherstellern und Industrieanlagen in den entwickelten Märkten Nordamerikas, Europas und des asiatisch-pazifischen Raums zum Einsatz.
Durch die kontinuierliche PD-Trendanalyse wurde ein sich entwickelnder Hohlraumfehler bereits Monate vor dem Zeitpunkt erkannt, zu dem er bei unserem nächsten planmäßigen Offline-Test aufgetreten wäre.
Team für VersorgungstechnikFrankreich
Durch die Kombination von PD-Sensoren mit dem DGA-System konnten wir wesentlich schneller feststellen, ob bei einem Entladungsvorgang tatsächlich Fehlergas entstand.
Transformator-ErstausrüsterSüdkorea
Durch die Kombination der Überwachung von PD, Durchführungen und OLTC auf einer einzigen Plattform wurden unsere Bewertungen des Isolationszustands weitaus aussagekräftiger als bei jeder einzelnen Messung für sich genommen.
NetzbetreiberVereinigte Staaten
Die UHF- und HFCT-Sensoren ergänzten sich gut, und dank der PRPD-Muster war es einfach, unser Wartungsteam über die nächsten Schritte zu informieren.
Hersteller von KraftmaschinenDeutschland
Sie sind sich nicht sicher, welche Konfiguration zur Überwachung von Teilentladungen für Ihre Anlage geeignet ist?
Teilen Sie uns Ihren Gerätetyp und die Entladungsquellen mit, die Ihnen Sorgen bereiten – unser Ingenieurteam wird Ihnen die passende Sensorkombination empfehlen und, falls sinnvoll, ergänzende Lösungen zur Transformatorüberwachung vorschlagen, die Sie damit kombinieren können.
