Zur Bestimmung des Zustandes von Transformatoren gibt es zahlreiche Methoden, neben elektrischen Messungen, gilt die Ölanalyse als eine der gängigsten und wichtigsten Methoden für die Zustandsbewertung und Überwachung an ölisolierten Transformatoren. Deutlich tiefere Einblicke in den Transformator und insbesondere in das Isolationssystem liefert die quantitative Analyse der im Öl gelösten Gase. Es ist möglich sowohl aktive Fehler als auch vergangene Ereignisse festzustellen.

Wie kommen Gase in das Öl?

Über die Lebensdauer eines Transformators finden sowohl aufgrund der Alterung der Materialien als auch durch bei elektrischen Fehlern freigesetzte Energien Zersetzungs- beziehungsweise Umwandlungsprozesse statt. Die Art der Gasbildung hängt sehr stark mit der verfügbaren Energie zusammen. In dem nachfolgenden Diagramm sind die prozentualen Verteilungen verschiedener Fehlergase in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt. Zudem gibt es flüchtigere Gase welche nach einem aufgetretenen Fehler relativ schnell wieder an Menge verlieren. 

 

Typischerweise wird sich auf die folgenden sieben Fehlergase fokussiert:

1. Wasserstoff (H₂)
2. Methan (CH₄)
3. Ethan (C₂H₆)
4. Ethylen (C₂H₄)
5. Acetylen (C₂H₂)
6. Kohlenmonoxid (CO)
7. Kohlendioxid (CO₂)

Die Zersetzungsprodukte beziehungsweise Fehlergase sind außerdem von dem involvierten Material (z. B. Isolierpapier oder Öl) abhängig. Für die Interpretation sind detaillierte Informationen über die Art des Öls daher unerlässlich. Neben absoluten Grenzwerten lassen sich aus den Verhältnissen der Gase Rückschlüsse auf die Art des Fehlers schließen. Dies wird im nachfolgenden Abschnitt näher beleuchtet.

Wie werden diese Gase analysiert und interpretiert?

Zur Interpretation der Gase gibt es neben den Grenzwerten aus den Normen der IEC und der IEEE noch die verschiedenen Ansätze, die Verhältnisse der Gasmengen zu nutzen. 

 

 

Ein Ansatz zu Interpretation sind zum Beispiel die MSS-Kriterien nach Rogers, Mueller, Schliesing, Soldner, welche eine Zahlencodierung zur Fehlerzuordnung nutzen.

 

Die wohl bekannteste Interpretationsmöglichkeit sind die sogenannten Duval-Dreiecke und Pentagone. Diese ermöglichen eine grafische Auswertung der Gasanalyseergebnisse. Für die unterschiedlichen Fehlergaskombinationen gibt es verschiedene Dreiecke und Pentagone.

 

Aus diesen Hinweisen lassen sich wichtige Informationen für die Diagnose nach einem Störfall in Form von weiteren elektrischen Messungen gewinnen. Zudem ermöglicht eine regelmäßige Analyse der Gase eine frühzeitige Erkennung von Fehlern und die Überwachung der Entwicklung.

Überwachung mittels Online-Monitoring

Zur frühzeitigen Indikation von Fehlergasen oder der Trenderfassung bieten sich Online-Monitoringsysteme an. Diese gibt es für die Gasanalyse in verschiedensten Ausprägungen. Diese fangen an bei der Überwachung von einzelnen Gasen wie Wasserstoff, bis hin zu Gaschromatographen, welche bis zu sieben Fehlergase vor Ort analysieren können. Ob nun direkt beim Bau eines Transformators ein Monitoring verbaut oder zumindest die Vorbereitung wie ein zusätzlicher Kugelhahn eingeplant wird, ein Mehrwert ist dies auf jede Fall. Eine Laborölanalyse wird dadurch nicht ersetzt, jedoch die Abtastrate ohne großen Aufwand erhöht und somit eine zuverlässigere Erkennung oder Überwachung von Fehlern gewährleistet. 

Sie haben Fragen zum Thema der Ölanalyse an Transformatoren? Gerne steht Ihnen Herr Philip Wischtukat als Ansprechpartner zur Verfügung.

Seine Kontaktdaten finden Sie hier: Göbel-Ansprechpartner