Als Industriestandort ist Deutschland auf eine absolut sichere Stromversorgung angewiesen. Doch die Energieversorgungssysteme sind viele Jahre im Einsatz und dabei auch schädigenden Einflüssen wie Feuchtigkeit, Vibrationen und so weiter ausgesetzt. Eine absolute Ausfallsicherheit kann es deshalb nicht geben. Umso wichtiger ist es, drohende Ausfälle bereits frühzeitig zu erkennen. Andernfalls werden Systeme vollständig zerstört und es drohen immense Kosten und Ausfallzeiten.

Im Projekt sollte ein solches kostengünstiges Früherkennungssystem für Mittel- und Hochspannungsschaltanlagen entwickelt werden.

Möglich war dies, indem sogenannte Teilentladungen detektiert wurden. Teilentladungen treten auf, wenn der Isolator zwischen den Leitern Inhomogenitäten aufweist, zum Beispiel als Folge von Fabrikationsfehlern, Feuchtigkeit, Alterung oder mechanische Schädigungen. Wegen der sehr großen elektrischen Felder kann es zu einer Art „Mikroblitz“ kommen, in Fachkreisen Teilentladungen genannt. Diese Mikroblitze schädigen die Isolation und führen zur frühzeitigen Anlagenalterung. Manchmal dauert es nur wenige Stunden oder Tage bis zu einem vollständigen Isolationszusammenbruch. Der entstehende Lichtbogen zerstört die betroffene Anlage meist erheblich und verursacht hohe Folgekosten. Sobald man also eine Teilentladung erkennt, müssen schnellstmöglich intervenierende Maßnahmen eingeleitet werden.

Teilentladungen kann man unter günstigen Bedingungen, zum Beispiel im Labor oder bei der Stückprüfung, sicher nachweisen. Dies erfordert jedoch die Mithilfe einer Fachexpertise, welche die Messergebnisse interpretieren kann. Der Projektantrag zielt nun darauf ab, ein automatisches, kostengünstiges und flächendeckend einsetzbares Monitoringsystem zu entwickeln, mit dem sich auch unter realen Feldbedingungen Teilentladungen zuverlässig erkennen lassen. Dies erfordert vor allem, dass die Störempfindlichkeit der Sensorik vermindert wird.

Statt eines einzelnen Sensors sollten deshalb mehrere Sensoren zum Einsatz kommen, die jeweils einen unterschiedlichen Beitrag zur Erkennung einer Teilentladung liefern. Störsignale beeinträchtigen nicht alle Sensoren gleichermaßen: Wird beispielsweise eine Teilentladung sowohl akustisch als auch elektromagnetisch erfasst, so wird bei einem lauten Störgeräusch zwar der akustische Sensor gestört, nicht jedoch der elektromagnetische Sensor.

Als Zusatzeffekt erlaubte der Ansatz auch eine Lokalisierung von Teilentladungen. Man kann zum Beispiel den Ursprungsort einer Teilentladung bestimmen, indem man die Laufzeitunterschiede der Messsignale eines akustischen und elektromagnetischen Sensors misst. Dies ist für den Wartungstechniker eine große Hilfe für eine schnelle Fehlerbehebung.

• Prof. Dr.-Ing. Thomas Gräf (Projektleitung)
• Prof. Dr.-Ing. Thomas Hücker (Projektleitung)
• Prof. Dr.-Ing. habil. Matthias Menge (Projektleitung)

• Björn Böttcher (Projektmitarbeiter_in)
• Ali Sinai (Projektmitarbeiter_in)

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

• Fritz Driescher KG
• CESI IPH

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