Prüfung von gasisolierten Schaltanlagen (GIS)

Kompakte gasisolierte Schaltanlagen (GIS) sind eine platzsparende Alternative zu den klassischen luftisolierten Anlagen. Die geringen Isolierungsabstände werden durch die hohe dielektrische Durchschlagsfestigkeit des Isoliergases gewährleistet, wobei in den meisten Fällen Schwefelhexafluorid (SF6) zum Einsatz kommt. Die GIS kann nur dann zuverlässig arbeiten, wenn sie sich in einem einwandfreien Zustand befindet. Da ein GIS-Ausfall verhängnisvoll wäre, müssen entsprechende Prüfungen durchgeführt werden, um diesen so unwahrscheinlich wie möglich zu machen.

Lösungen

Sichtprüfungen

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Sichtprüfungen

Eines der weltweit häufigsten Prüfverfahren ist die Sichtprüfung. Aufgrund des hohen manuellen Aufwands ist diese Prüfungsart in der Regel zeitaufwendig. Um diesen Aufwand zu reduzieren, kann Prüfgerätesoftware mit integrierten Sichtprüfungen eingesetzt werden. Diese bietet flexibel konfigurierbare Prüflisten und die Möglichkeit, den fertigen Prüfprotokollen einfach Bilder anzuhängen.

Stehspannungsprüfung

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Stehspannungsprüfung

Die bei Stehspannungsprüfungen zum Einsatz kommenden Spannungen sind vorwiegend sinusförmige Wechselspannungen oberhalb der Nennspannung. Diese dielektrische Prüfung war ursprünglich eine Go-/No-Go-Prüfung, bei der das Prüfobjekt die Prüfung entweder bestand oder elektrisch zusammenbrach. Später wurden dann ausgefeiltere Diagnosewerkzeuge entwickelt. Mittlerweile ist die parallele Messung von Teilentladungen zu einem unverzichtbaren Bestandteil des Prüfarsenals geworden. 

Teilentladungsmessung

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Teilentladungsmessung

Das Messen der Teilentladungen ist eines der wichtigsten Verfahren zur Bewertung des Isolierungszustands gasisolierter Schaltanlagen. Bei dieser Prüfung wird eine hohe Spannung an die Isolierung angelegt und es wird aufgezeichnet, wann Teilentladungen einsetzen und aussetzen. Teilentladungen (TE) in gasisolierten Schaltanlagen sind ein maßgebliches Anzeichen für eine bevorstehende Störung. Werden sie festgestellt, ist sofortiges Handeln erforderlich, denn der Ausfall einer GIS wäre verhängnisvoll. 

Schaltzeit des Leistungsschalters (Außer-Betrieb-Prüfung)

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Schaltzeit des Leistungsschalters (Außer-Betrieb-Prüfung)

Für die Messung der GIS-Schaltzeit empfehlen wir die Verwendung des CSM-Verfahrens (Current Sensor Measurement, Stromsensormessung). Bei diesem Messverfahren müssen die Erdungsverbindungen am Erdungsschalter nicht abgenommen werden und die GIS bleibt an beiden Seiten geerdet. Die Schaltzeit wird durch Messung der Änderung der induktiven Stromstärke über den parallelen Masseanschluss des Leistungsschalters gemessen. Anhand der gemessenen Änderung des Stroms am Masseanschluss werden dann die Ansprechzeiten des Leistungsschalters ermittelt.

Schaltzeit des Leistungsschalters (In-Betrieb-Prüfung)

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Schaltzeit des Leistungsschalters (In-Betrieb-Prüfung)

Die während des Betriebs durchgeführten Prüfungen First-Trip-Test und spannungsbasierte Schaltzeitmessung (Voltage Based Timing Measurement, VTM) zeigen die in langen Stillstandzeiten akkumulierten Verschleißerscheinungen besser als die in Abschaltzeiten durchgeführten Prüfungen, denn um einen Leistungsschalter für eine Außer-Betrieb-Prüfung vorzubereiten, muss dieser mindestens einmal betätigt worden sein. Für den First-Trip-Test werden Verbindungen mit den Auslösespulen und der Sekundärseite des Leistungsschalters hergestellt. Für das VTM-Verfahren werden Verbindungen mit den Auslösespulen und der Sekundärseite des Spannungswandlers hergestellt. 

Statischer Kontaktwiderstand

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Statischer Kontaktwiderstand

Eine der wichtigsten Prüfungen bei Leistungsschaltern ist die Messung des statischen Kontaktwiderstands. Bei dieser Prüfung wird ermittelt, ob der Widerstand der stromführenden Kontakte, insbesondere der Muffen, den Fluss des Nennstroms im Rahmen vorgegebener Verluste zulässt. Der Widerstand hängt von den Eigenschaften der Kontaktfläche ab, das heißt von den Verbindungsstellen auf mikroskopischer Ebene, dem Kontaktdruck und der Oberflächenoxidation.  

Messung des dynamischen Kontaktwiderstands

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Messung des dynamischen Kontaktwiderstands

Bei der Messung des dynamischen Kontaktwiderstands werden während des Betriebs des Leistungsschalters die Kontaktwiderstandskurven aufgezeichnet. Diese Kurven liefern Informationen zu verschleißbedingten Problemen mit den Haupt- und den Abbrandkontakten in den Unterbrecherkammern. Wenn gleichzeitig die Kontaktbewegung aufgezeichnet wird, lässt sich die Länge des stromführenden Teils der Abbrandkontakte messen. Getreu ihrem Namen brennen Abbrandkontakte bei jeder Stromunterbrechung etwas ab und werden dadurch kürzer.

Messung und Analyse des Spulenstroms

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Messung und Analyse des Spulenstroms

Bei der Messung des Spulenstroms wird die charakteristische Stromkurve der Ein- bzw. Ausschaltspule während der Betätigung des Leistungsschalters aufgezeichnet. Abweichungen weisen auf mögliche mechanische und/oder elektrische Probleme in den Bauelementen der Steuerspulen hin und helfen, die Entstehung tatsächlicher Störungen im Voraus zu verhindern sowie Informationen zur Schmierung und des Gestänges zu gewinnen. Diese Messung kann online oder offline durchgeführt werden. Außerdem kann bei diesen Prüfungen die Qualität der Steuerspannungsversorgung ermittelt werden.

Messung und Analyse des Motorstroms

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Messung und Analyse des Motorstroms

Diese Messung kann bei Leistungsschaltern angewendet werden, die mit einem Federspeichersystem und einem Federauslöser ausgestattet sind. Bei der Messung des Motorstroms des Federantriebs wird die charakteristische Stromkurve des Federspannmotors aufgezeichnet. Außerdem gibt die Aufzeichnung auch Aufschluss über Einschaltstrom und Ruhestrom sowie über die Zeit zum Spannen der Feder.

Aufzeichnung und Analyse des Bewegungsablaufs

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Aufzeichnung und Analyse des Bewegungsablaufs

Bei der Bewegungsmessung werden der Antrieb und die mechanische Verbindung auf möglichen mechanischen Verschleiß geprüft. Zur Ermittlung des Verhaltens werden die Geschwindigkeit, mit der sich die Hauptkontakte durch die Lichtbogenzone bewegen, und die Dämpfung am Ende der Bewegung analysiert. Weiterhin werden verschiedene Zustandsindikatoren berechnet, wie z. B. der Gesamtweg, das Überschwingen, die Geschwindigkeit und die Rückfederung des Kontaktes.

Messung des Verlustfaktors und der Steuerkondensatorkapazität

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Messung des Verlustfaktors und der Steuerkondensatorkapazität

Die Messung des Verlustfaktors (Tan-Delta-Messung) ist ein effektives Verfahren zur Überprüfung des Zustands der Isolierung von Leistungsschalterkomponenten. Besonders Durchführungen von Hochspannungsleistungsschaltern sollten mit dieser Messung geprüft werden. Wird die Messung außerhalb der Netzfrequenz durchgeführt, können Störungen von nahegelegenen spannungsführenden Komponenten der Anlage herausgefiltert und minimiert werden.

Stromwandler-Messung

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Stromwandler-Messung

Das Prüfen von in gasisolierten Schaltanlagen integrierten Stromwandlern kann schwierig sein, da sich diese in einem unzugänglichen Stahlgehäuse befinden. Dennoch sollten auch sie verschiedenen Prüfungen unterzogen werden, um die Magnetisierungskennlinie, das Sättigungsverhalten (ALF/FS), das Übersetzungsverhältnis, die Genauigkeit, die Polarität, die Last, den Wicklungswiderstand, die Stehspannung und die Remanenz zu ermitteln.

Videos

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Bewegungsmessung an einer B65-145 GIS

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Prüfen von Leistungsschaltern

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Schaltzeitenmessung an GIS mit CIBANO 500 und Stromsensor

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