Untitled - Nexans

Diagnose, Monitoring
und Lebensdauer
Dr. Francis Krähenbühl
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Die Auswirkungen der verschiedenen
Beanspruchungen sind verschieden
und vielfältig, und ihre Folgen
gehen immer in Richtung einer
Verschlechterung der Eigenschaften,
wenn nicht zum Durchschlag des
Kabels. Es ist jedoch interessant festzustellen,
dass es trotz der Vielfalt
von Auswirkungen nur zwei Arten
von Mechanismen gibt, die zum
Durchschlag führen : die Teilentladungen
und das Water Treeing.
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Teilentladungen
Dieses Phänomen tritt in der Regel
ziemlich schnell auf. Wenn in der
Isolation Teilentladungen vorhanden
sind, führen sie normalerweise
nach weniger als 5 Jahren zu einem
Durchschlag des Kabels. Sie treten
dort auf, wo in der Isolation Blasen
vorhanden sind oder wo sich der
Halbleiter abgelöst hat usw.
Von dem Moment an, wo dieses
Phänomen nachgewiesen wurde,
sind Massnahmen zur frühzeitigen
Erkennung dieser Fehler ergriffen
worden :
● Entwicklung von geeigneten
Werkstoffen, die untereinander
verträglich sind (Isolierstoffe
und Halbleiter)
● Verbesserung der Kabelherstellungsmethoden
(gleichzeitiges
Extrudieren von drei Schichten)
● Verstärkte Kontrollen im Werk
und nach der Verlegung. Auf
diesem Gebiet sind mit der Entwicklung
von abgeschirmten Räumen
(Faraday-Raüme), in denen
die kleinsten Fehler (in der Grössenordnung
eines pC, das sind
10 –12 Coulomb auf sehr hohen
Spannungen) festgestellt werden
können, zweifellos die grössten
Fortschritte erzielt worden.
Alle diese Massnahmen verhindern
die Inbetriebnahme von defekten
Produkten und damit ihren vorzeitigen
Ersatz bereits nach wenigen
Betriebsjahren.
Water Treeing
Der zweite für die Kabel besonders
schwerwiegende Fehler ist das
sog. Water Treeing. Dabei handelt
sich um eine oxidative Schädigung
des Isoliermaterials unter der kombinierten
Einwirkung von Wasser,
Verunreinigungen und eines elektrischen
Feldes. Die Abbildung 3
zeigt ein solches Phänomen, das
sich in einigen Jahren (typisch 10
bis 20 Jahren) bis zum Durchschlag
des Kabels entwickeln kann.
● Diese Schädigung konnte mit
den folgenden Massnahmen
praktisch unter Kontrolle
gebracht werden :
• Drastische Beschränkung der
Anzahl Verunreinigungen
• Auf der Grundlage von reinstem
Gasruss und Graphit erzeugte
Halbleiter, welche die Diffusion
von geladenen Partikeln in die
Isolation verhindern.
Abbildung 3.
Water Treeing in der Isolation
eines alten 10 kV-Kabels aus nicht
vernetztem PE, das von Graphit als
äusserer Halbleiter umgeben ist.