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Elektrische Durchschlagsfestigkeit

Isolierflüssigkeiten, im allgemeinen Sprachgebrauch meist als Transformatoren- oder kurz Trafoöle bezeichnet, haben im Vergleich zu Motorenschmierstoffen oder Hydraulikflüssigkeiten einige Spezialaufgaben.

Die extrem dünnflüssigen (ISO VG 7 bis ISO VG 10), meist naphthenbasischen Mineralöle, müssen als Dielektrikum in Transformatoren, Schaltern und Wandlern bei Spannungen bis zu 1100 kV Überschläge zwischen den spannungsführenden Teilen verhindern. Sie isolieren die hohen Potentialdifferenzen, imprägnieren faserige Isolierstoffe, meist Spezialpapiere, oxidationsstabil oder tragen zur Lichtbogenlöschung bei. Außerdem müssen sie die Verlustwärme, die in den Kupferwicklungen entsteht, sicher nach außen abführen. Die Lebensdauer von Isolierölen entspricht nicht unbedingt der Nutzungsdauer der Transformatoren, die bis über 50 Jahre betragen kann.

 

Trafoöle altern in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit und werden dabei „sauer“ und polar. Auch Wasser aus der Luftfeuchtigkeit oder Zersetzungsprodukte aus dem Papier verändern die Durchschlagfestigkeit. Daher müssen diese Öle immer wieder auf ihre Leistungsfähigkeit überprüft werden. Die Bestimmung der Durchschlagfestigkeit ist daher das zentrale Kriterium zur Beurteilung der Gebrauchsdauer von Trafoölen. Diese ist definiert als die Spannung, bis zu der unter genau definierten Bedingungen keine Funkenentladung stattfindet.

 

Im OELCHECK-Labor ist ein spezielles Testgerät für die Prüfung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit nach IEC 156 bzw. DIN VDE 0370/5 installiert. Zur Prüfung werden ca. 400 ml Trafoöl  blasenfrei bis zur Oberkante in eine Prüftasse eingefüllt. 40 mm unterhalb der Flüssigkeitsoberfläche befinden sich zwei Kugelkalotten aus Messing. Der Abstand zwischen diesen Elektroden wird mittels einer Abstandslehre auf 2.5 mm eingestellt.

Nun wird die Prüftasse geschlossen und die Probe zunächst für 5 min bei Raumtemperatur homogenisiert. Danach wird an die Elektroden eine sinusförmige Wechselspannung angelegt und mit einer Rate von 2 kV/s so lange erhöht, bis zwischen den Elektroden die erste Funkenentladung eintritt. Die bis zu dieser Entladung erreichte Spannung stellt das Ergebnis der Untersuchung dar.

 

Der Versuch wird mit derselben Füllung der Tasse sechs Mal durchgeführt. Als Testergebnis wird das arithmetische Mittel der Einzelmessungen angegeben. Wenn der Wert für die Durchschlagspannung unterhalb festgelegter Grenzwertesinkt wird sofort Alarm geschlagen. Im Zusammenhang mit den Werten für  Verunreinigung durch Wasser (KF-Wasser), Neutralisationszahl, dielektrischem Verlustfaktor und Grenzflächenspannung, empfehlen dann die erfahrenen OELCHECK-Tribologen einen kompletten Ölaustausch, eine Vakuumtrocknung zur Reduzierung der Feuchtigkeit oder eine komplette Ölaufbereitung durch ein Spezialunternehmen.

Die Prüfung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit für Isolieröle ist ab dem Analysenset „ISO 2“ enthalten.


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