Bild 1: Anschluss (Quelle: Megger)
Eine Prüfspannung nahe der normalen Betriebsspannung bringt zuverlässigere und aussagekräftigere Ergebnisse als eine niedrige Prüfspannung. In 5-kV- bzw. 10-kV-Anlagen zeigt eine Isolationsprüfung mit 1 kV mit großer Wahrscheinlichkeit einen unendlich hohen Isolationswiderstand an. Dieses Ergebnis ist praktisch wertlos, denn einen Hinweis auf ein bevorstehendes Problem würde der Anwender nie erhalten. In niedrigen Prüfspannungen steckt also ein Gefahrenpotenzial.
Trendaufzeichnungen der diagnostischen Isolationsprüfung erhöhen die Wirksamkeit von hohen Prüfspannungen. Diese Trendaufzeichnungen, kombiniert mit hohen Prüfspannungen, bilden die Grundlage für eine vorausschauende Wartung, die zuverlässig Fehler bereits in deren Anfangsstadium erkennt – lange bevor es zu gefährlichen und kostspieligen Ausfällen kommt. Wenn die Prüfung eines Netztrennschalters zum Beispiel einen Isolationswiderstand von 2 000 MΩ ergibt, eine wiederholte Messung nur noch einen Wert von 500 MΩ anzeigt, muss es dafür eine Ursache geben.
Isolationsprüfgeräte mit drei Anschlussklemmen
5-kV- und 10-kV-Isolationsprüfgeräte finden deshalb immer breitere Anwendung. Hochwertige Geräte verfügen dabei nicht über die üblichen zwei, sondern über drei Anschlussklemmen, die mit „Negativ“ (-), „Guard“ (G) und „Plus“ (+) bezeichnet sind (Bild 1).
Um die Funktion des Guard-Anschlusses zu verstehen, ist es notwendig, den Vorgang einer Isolationswiderstandsmessung näher zu betrachten. Das Prüfgerät legt eine Spannung an das zu prüfende Betriebsmittel und misst die Stromaufnahme. Nach dem ohmschen Gesetz wird daraus der Isolationswiderstand berechnet.
Zunächst ist das noch ein recht einfacher Vorgang. In der Praxis treten jedoch Effekte auf, die berücksichtigt werden müssen, wie das Beispiel eines Isolators eines Transformators zeigt. Nach einiger Zeit im Einsatz wird er mit Sicherheit verunreinigt sein. Wird die Prüfspannung an einen verunreinigten Isolator angelegt, fließt der daraus resultierende Strom nicht nur durch den Körper des Isolators, sondern auch durch die Ablagerungen an seiner Oberfläche – man spricht hier vom Oberflächenkriechstrom. Wenn keine weiteren Maßnahmen ergriffen werden, zeigt das Instrument den Isolationswiderstand an, der aus der Parallelschaltung von Oberflächenwiderstand und dem Körperwiderstand resultiert.
Um den Zustand des Isolators zu bestimmen, ist nur der Isolationswiderstand des Isolatorkörpers wichtig, der Oberflächenkriechstrom dagegen verfälscht das Messergebnis. Diese Verfälschung kann so groß sein, dass der Oberflächenkriechstrom um den Faktor 10 höher ist als der Strom durch den Isolator. Daher muss man einen Weg finden, um die Auswirkung der Oberflächenkriechströme auf das Messergebniss zu verhindern. Das ist die Aufgabe des Guard-Anschlusses bei Hochspannungsisolationsprüfgeräten.