Ein Transformator-Tan-Delta-Test kommt einer routinemäßigen Funktionsprüfung der Isolierung in unserer Branche am nächsten. Anstatt nur zu fragen, ob die Isolierung immer noch den Strom blockiert, misst sie, wie viel Energie die Isolierung jedes Mal als Wärme verschwendet, wenn die Wicklung unter Strom gesetzt wird – und dieser Wert beginnt sich zu ändern, lange bevor es zu einem Ausfall kommt.

Für jeden, der für Öltransformatoren, Trockentransformatoren oder Durchführungen verantwortlich ist, zahlt es sich schnell aus, zu wissen, was der Test misst, wie man ihn richtig durchführt und welche Messwerte einen zweiten Blick verdienen.

Was der Transformer Tan Delta Test tatsächlich misst

Jedes Isolationssystem verhält sich wie ein Kondensator mit einem kleinen Widerstandsleck. In einem perfekten Kondensator würde der Strom der Spannung genau 90 Grad vorauseilen. Echte Isolierung verliert einen Teil dieses Vorsprungs, und der Winkel, um den sie unterschritten wird, beträgt Delta (δ). Der Tangens dieses Winkels – tan δ – ist das Verhältnis von Widerstandsstrom zu kapazitivem Strom.

Dieselbe Größe erscheint unter mehreren Namen: Verlustfaktor, Verlustfaktor oder Leistungsfaktor. Wenn ein Tester den Leistungsfaktor meldet, ist dieser tan δ multipliziert mit dem Kosinus von δ, und da δ klein ist, sind die beiden Zahlen in der Praxis nahezu identisch.

Bei jeder Messung sind zwei Ergebnisse von Bedeutung:

• Kapazität – Eine Verschiebung weist darauf hin, dass sich die Geometrie oder der Feuchtigkeitsgehalt geändert hat, und ist oft das erste Warnzeichen.
• Tan-Delta — Ein steigender Wert bedeutet, dass die Verluste zunehmen, normalerweise durch Feuchtigkeit, Alterung, Verschmutzung oder Teilentladungsschäden.

Beide werden als Prozentwerte angegeben, sodass ein Wert von 0,5 Prozent tan δ = 0,005 bedeutet.

Warum eine Messung des Isolationswiderstands nicht ausreicht

Isolationswiderstand und Polarisationsindex sind hervorragende Screening-Tests, aber sie sind grob. Eine Wicklung kann im Gigaohm-Bereich liegen und dennoch nass genug sein, um schnell zu altern. Tan Delta reagiert viel früher auf verteilte Feuchtigkeit und den langsamen Abbau von Papier, Öl und Harz, weshalb Pflanzen es eher als Trendwerkzeug denn als Erfolgs- oder Misserfolgstor betrachten. Die Arbeitsregel ist einfach: Die absolute Zahl ist weniger wichtig als ihr Trend, und der Trend ist weniger wichtig als der Vergleich mit Schwestereinheiten, die bei derselben Temperatur gemessen werden.

Wie der Transformer-Tan-Delta-Test vor Ort durchgeführt wird

Testmodi, die Sie kennenlernen werden

Die meisten automatischen Testsätze bieten vier Konfigurationen, und die Kenntnis der verwendeten Konfiguration erklärt die Hälfte aller überraschenden Ergebnisse:

• GST (geerdeter Probentest) – der Standardanschluss für eine Wicklung mit geerdetem Tank.
• GST mit Schutz – leitet Oberflächenleckströme von der Messung weg.
• UST (ungeerdeter Probentest) – misst eine Wicklung, während die andere erdfrei ist, was nützlich ist, um zu isolieren, welche Wicklung sich verschlechtert.
• GSTg – Erdung der Probe über den Schutzstromkreis, hilfreich, wenn eine Wicklung nicht fest geerdet ist.

Eine praktische Testsequenz

1. Isolieren und verriegeln Sie das Gerät, entladen Sie es und lassen Sie es geerdet, bis der Test beginnt. Erfassen Sie die Umgebungs- und Wicklungstemperaturen.
2. Buchsen und Anschlüsse reinigen und trocknen; Oberflächenverunreinigungen erzeugen Leckpfade, die wie hohe dielektrische Verluste aussehen.
3. Schließen Sie das Hochspannungskabel je nach gewähltem Modus an die zu prüfende Wicklung und das Niederspannungskabel an und überprüfen Sie dann die Tankerdung.
4. Legen Sie die Spannung in Schritten an – typischerweise das 0,5-, 1,0- und 1,5-fache der Nennprüfspannung – und zeichnen Sie Tan Delta und Kapazität auf, während sich die Messwerte stabilisieren.
5. Vergleichen Sie die Schritte: Ein mit der Spannung ansteigender Wert deutet eher auf Hohlräume, Verschmutzung oder Teilentladung als auf gleichmäßige Feuchtigkeit hin.
6. Korrigieren Sie die Temperatur auf eine Referenztemperatur, vergleichen Sie sie mit früheren Aufzeichnungen und dem Werksbericht und wiederholen Sie den Vorgang dann für die übrigen Wicklungen.

Die Temperaturkorrektur ist nicht optional

Der dielektrische Verlust steigt mit der Temperatur stark an und verdoppelt sich in vielen Systemen etwa alle 10 °C. Eine Messung bei 45 °C kann ohne Korrektur nicht mit einer Messung bei 20 °C verglichen werden. Benutzen Sie die Tabelle in der geltenden Norm oder im Herstellerbericht und notieren Sie immer die tatsächliche Temperatur auf dem Protokollblatt.

Die Ölseite: Tan Delta der isolierenden Flüssigkeit

Transformatorenöl wird separat bewertet, normalerweise in einer speziellen Zelle gemäß IEC 60247 oder ASTM D924. Frisches, trockenes Öl weist typischerweise einen Verlustfaktor deutlich unter 0,005 bei 90 °C auf. Eine langsame Aufwärtsbewegung signalisiert Oxidationsprodukte, Feuchtigkeit oder gelöste Verunreinigungen, oft bevor die Durchschlagsspannung zu sinken beginnt.

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Das Ablesen des Öl-Tan-Delta zusammen mit der Durchschlagsspannung und dem Feuchtigkeitsgehalt ergibt ein weitaus klareres Bild als jeder der drei Werte für sich allein.

Zahlen lesen: Richtwerte

Die folgenden Abbildungen dienen eher als Referenz zur Interpretation und nicht als Akzeptanzstandard. Ihre eigene Flottenbasislinie und der Trend über frühere Tests haben immer Priorität.

Wo der Test seine Berechtigung verdient: Durchführungen und Hochspannungswicklungen

Bei einem 110-kV- oder 220-kV-Transformator ist die Durchführung normalerweise das schwächste Glied und lässt sich leicht nachverfolgen, da die Kapazität auf dem Typenschild eine feste Referenz darstellt. Ein Kapazitätsanstieg von mehr als ein paar Prozent und ein seit der Inbetriebnahme gestiegener Tan-Delta-Wert bedeuten fast immer Feuchtigkeitseintritt oder Papierverschlechterung innerhalb der Durchführung.

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Wicklungen mit diesen Spannungspegeln profitieren am meisten, wenn die Messwerte bei mehreren Spannungsstufen mit der vor dem Versand ermittelten Werksbasislinie verglichen werden – diese Basislinie ist das nützlichste Dokument im Testordner.

Trocken- und Gießharztransformatoren: Unterschiedliche Regeln

Harzgegossene Wicklungen beginnen mit einem viel niedrigeren Verlustniveau und verändern sich viel langsamer als Öl-Papier-Isolierungen, sodass sich die Schwellenwerte verschieben. Werte um 0,1 bis 0,5 Prozent sind normal, und ein Anstieg um 20 Prozent gegenüber dem vorherigen Wert verdient Beachtung, da Harz Feuchtigkeit nicht gleichmäßig aufnimmt – sie dringt durch Risse, Delaminierung oder schlecht abgedichtete Anschlüsse ein.

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Hier helfen Guard-Verbindungen und UST-Messungen, da Oberflächenleckagen an einer staubigen Trockenwicklung den scheinbaren Verlust verdoppeln können, ohne dass innerhalb der Isolierung selbst alles in Ordnung ist.

Praktische Tipps, die zuverlässige Ergebnisse gewährleisten

• Testen Sie bei einer stabilen Temperatur, idealerweise über 10 °C, und lassen Sie den Messwert stabilisieren, bevor Sie ihn aufzeichnen.
• Zuerst Durchführungen, Isolatoren und Klemmenkästen reinigen; Kontamination verursacht die meisten Fehlalarme.
• Verwenden Sie eine Schutzverbindung immer dann, wenn eine Oberflächenleckage plausibel ist – feuchte Tage, Außengeräte, lange Kriechwege.
• Behalten Sie Jahr für Jahr den gleichen Testmodus, die gleichen Spannungsschritte und die gleiche Temperaturreferenz bei, damit der Trend aussagekräftig bleibt.
• Notieren Sie jedes Mal die Kapazität. Ein Kapazitätssprung erzählt eine andere Geschichte als ein Verlustanstieg allein.

Tests, die es wert sind, parallel dazu durchgeführt zu werden

Tan Delta sagt Ihnen, wie viel, selten aber warum. Durch die Kombination mit Isolationswiderstand und Polarisationsindex, Kapazitätsmessungen an Wicklungen und Buchsen, Ölfeuchtigkeit und -säure sowie der Analyse gelöster Gase wird diese Lücke geschlossen. Unser DGA-Testleitfaden behandelt die Interpretation dieser Gasergebnisse im Detail.

Worauf wir im Testbereich achten

Der Bau von Transformatoren für Netze, Industrieanlagen, Minen und erneuerbare Projekte weckt bei unseren Ingenieuren ein besonderes Interesse an diesem Test. In der Zeichnungsphase getroffene Isolierungsentscheidungen – Papierdicke, Ölabstände, Harzformulierung, Trocknungszyklen – werden alle später als Zahlen in einem Tan-Delta-Datensatz angezeigt, und das Design, das niedrig anfängt und zwanzig Jahre lang niedrig bleibt, ist das zusätzliche Material wert.

Einheiten, die unser Werk in Hai'an verlassen, werden vor dem Versand routinemäßig anhand der Typenschilddaten getestet, und diese Basislinie wird mit dem Transformator übertragen, sodass die erste Feldmessung einen verlässlichen Vergleich bietet. Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten wie wir Transformatoren bauen und testen , unsere Ingenieure besprechen gerne die Details.

Ein Transformator-Tan-Delta-Test verrät Ihnen nicht alles über ein Isolationssystem, aber er sagt Ihnen frühzeitig, kostengünstig und ohne lange Ausfallzeiten. Lassen Sie es regelmäßig laufen, führen Sie Aufzeichnungen, korrigieren Sie die Temperatur, und die Zahlen werden Sie vor Feuchtigkeit und Alterung warnen, lange bevor es zu einem Ausfall kommt.