Teilentladung (Partial discharge) - nicht mehr nur ein Problem der Hochspannungstechnik

(PresseBox) - Jedes elektrisch betriebene Gerät enthält neben den Stromleitern auch Isolationsmaterial. So besteht ein Elektromotor nicht nur aus ?Eisen? und Kupfer, sondern auch aus Isolationslack auf den Drähten und Isolationsmaterial in den Nuten, an den Wickelköpfen und so weiter.
Lange Zeit galt grob die Trennung zwischen ?Niederspannungsmaschinen und Geräten? bis 400VAC und den Hochspannungsanlagen über 15 kV. Doch sie verliert zunehmend ihre Geltung. Photovoltaik-Felder, Traktionsantriebe in Fahrzeugen und zum Beispiel elektrische Pufferspeicher im Megawatt-Bereich tragen die Problematik der Teilentladungen auch in die Niederspannung hinein.
Teilentladungen sind elektrische Entladungen an Fehlstellen, Inhomogenitäten und ungewollten Feldkonzentrationen. Sie werden in Coulomb (C) gemessen, wobei für Teilentladungen 1?.10.000 pC üblich sind. Sie entstehen ab etwa 400 VAC.
Diese Teilentladungen schädigen mittelfristig übliche Isolationsmaterialien der Niederspannungstechnik. Wobei die aus Erfahrung gewonnene Regel gilt, dass Entladungen unter 10pC den Isolierstoff nicht schädigen.
Da die Teilentladungsmessung (sei es über Impulseinspeisung oder elektromagnetische Messung per Antenne) zerstörungsfrei ist, wird sie gerne für die Serienprüfung eingesetzt.
Prinzip: Man erstellt einen möglichst fehlerfreien, TE-freien Prototypen. In der Serie wird dann die Teilentladung der produzierten Geräte mit den Messergebnissen bei dem Prototyp verglichen.
Schwierig ist die Interpretation einzelner Messungen, wenn Teilentladung auftritt. Die Ursachen sind recht vielfältig und von vielen Parametern abhängig.
In Feststoffen können sich Kanäle ausbilden (Treeing), Gleitentladungen auf der Oberfläche entstehen, Entladungen innerhalb von mehrschichtigen Isolierstoffen auftreten oder Coronaentladungen an Kanten und Spitzen zu TE führen. Auch Hohlraumentladungen in Lunkern und Lufteinschlüssen führen zu Teilentladungen.

Die Frequenz, die Lage des TE-Impulse (in der positiven oder negativen Halbwelle, im Scheitel oder eher zum Nulldurchgang hin) und die Länge können Hinweise darauf geben, welche Ursache die Teilentladung hat.
Aufgrund der sehr kurzen Anstiegszeit ist die Spannungshöhe in einem weiten Bereich linear. Man nutzt zum Messen der Scheinbaren Ladung (TE) daher einen schmalen Frequenzbereich, in dem keine Störer (z.B. Rundfunksender) vorhanden sind. Bei kleineren Prüflingen kann man das Frequenzband für die Messung bis in eine Höhe von einige Hundert Megahertz wählen. Bei großen Verteiltrafos ist dagegen schon nach einigen Hundert Kiloherz die Dämpfung des TE-Impulses zu hoch. Bei schmalbandigen Messgeräten entspricht 1 pC einer Spannung von nur ca. 0,7µV, was den hohen Aufwand bei der Ermittlung korrekter Werte verdeutlicht.
Teilentladung vermieden werden kann vor allem durch eine entsprechende Konstruktion. Wie aus der Hochspannungstechnik bekannt vermeidet man Konstruktionselemente, die eine Feldkonzentration bewirken (Spitzen, Kanten). Ein größerer Abstand reduziert auch die Gefahr von TE genauso wie das möglichst vollständige Vergießen. Der Einsatz von ?Glimmerband? (anorganische Materialien widerstehen TE erheblich besser) oder anorganisch verstärkter Kunststoffe (z.B. Glasfasern, Al2O3) erhöhen die Lebensdauer der Isolationsmaterialen, wenn Teilentladung nicht vollständig vermieden ist.
Frequenzumrichter, Motoransteuerungen, Wechselrichter und andere Einrichtungen mit nichtsinusförmiger Spannung geraten mit steigender Leistung und Leistungsdichte immer mehr in den Bereich, in dem Teilentladung sehr leicht auftreten kann. Ein Radnabenmotor mit 20 kW kann einfach nicht mehr mit Spannungen unter 360V betrieben werden - er würde aufgrund des benötigten Kupferquerschnitts zu schwer werden. Daher müssen sich heutige Entwicklungsingenieure mehr denn je damit beschäftigen, auf welche Art und Weise die Isolationsmaterialien in ihren Konstruktionen belastet werden.
Weitergehende Informationen zu den Versagensgründen für Isolationen findet man auf der Internetseite der CMC Klebetechnik GmbH (www.cmc.de).

Über CMC Klebetechnik und die CMC Gruppe
Die CMC Klebetechnik beschichtet seit fünf Jahrzehnten folienartige Materialien mit Klebstoff- und Funktionsbeschichtungen. Auf zwei Beschichtungsanlagen und über 30 Anlagen zur Folienverarbeitung(Formatierer, Stanzanlagen, Rollenschneider) werden hochwertige Folien verarbeitet. Diese werden überwiegend in der Elektrotechnik als Isolationsmaterial eingesetzt, finden aber auch in nahezu allen anderen Industriebereichen Anwendung. Eine große Stärke des Unternehmens ist die Möglichkeit, kundenspezifische Entwicklungen durchzuführen und bedarfsgerecht auch kleinere Chargengrößen anbieten zu können.
1958 Gründung der CMC Klebetechnik GmbH
Zunächst wurde bei dem Tochterunternehmen Colorit GmbH Kohlepapier hergestellt und durch die CMC Klebetechnik vertrieben.
Doch schon bald ergab sich durch die Zusammenarbeit mit der Firma DuPont die Aufgabe, Elektroisolierfolien selbstklebend auszurüsten.
Seit 1962 werden Gewebe, Vliese und Folien beschichtet und danach weiter veredelt.
1995 ISO 9011 Qualitätsmanagement Erstzertifizierung
2001 ISO 14001 Umweltmanagement Erstzertifizierung
2004 Installation einer neuen Beschichtungsanlage für Dispersions- und Lösemittelbeschichtung inklusiv Regenerativer Nachverbrennung
2010 Inbetriebnahme einer Versuchsbeschichtungsanlage in 300mm Breite
2012 Einbindung der Firma CMC Maschinenbau GmbH in den Firmenverbund. Hauptprodukt: Schneid- und Stanzmaschinen für Folienverarbeiter
ab 2006 zunehmend:
Als kleinerer Mittelständler (100 Mitarbeiter) stand nie die Massenproduktion im Vordergrund, sondern stets die auf die Kunden zugeschnittenen Lösungen. Heute erwirtschaftet das Unternehmen deutlich über 50% des Umsatzes durch Produkte, die nur von einem oder wenigen Kunden gekauft werden. Durch die starke Nischenorientierung gibt es eine Vielzahl unterschiedlichster Rezepturen und Anwendungsprofile. Durch dieses breite Fachwissen hat die Anzahl von Lohnbeschichtungen (der Kunde stellt Trägermaterial und/oder Beschichtungsmasse bei) in den letzten Jahren deutlich zugenommen.
Am Standort in Frankenthal / Pfalz arbeiten rund 100 Mitarbeiter in der inhabergeführten CMC-Gruppe (Umsatz > 35 Mio ?). Zur CMC Gruppe gehören neben der CMC Klebetechnik die Colorit GmbH (Produktion, Beschichtung), die Coloprint Tech-Films GmbH & Co. KG (technische Folien, Stanzteile), die CMC Maschinenbau (Stanz- und Schneidanlagen) und die CMC B+V GmbH (Holding). Weitere Standorte und Unternehmen gibt es in Düsseldorf und in Limburgerhof.
Über die Zusendung eines Belegexemplars/Links wären wir dankbar.
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For five decades CMC has been coating foil-like materials with adhesive and functional coatings. 150 employees are refining premium films on two coating facilities and over 30 downstream facilities (formatting machines, die-cutting machines, rotative cutting machines). These insulation materials are mainly used in electrical engineering but also across a broad range of industries. The company focuses on the implementation of customer-specific developments as well as professional advice. For more information please visit : www.cmc.de

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Datum: 08.09.2015 - 14:36 Uhr
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