DIN EN 60422 (VDE 0370-2): Anwendung und Wartung mineralölbasierter Isolieröle in elektrischen Betriebsmitteln
Diese Präsentation bietet einen umfassenden Überblick über die Norm DIN EN 60422 (VDE 0370-2):2013-11, die sich mit der Anwendung und Wartung mineralölbasierter Isolieröle in elektrischen Betriebsmitteln befasst. Die Norm liefert wichtige Richtlinien zur Überwachung, Bewertung und Instandhaltung dieser Öle, die für die Betriebssicherheit elektrischer Anlagen von entscheidender Bedeutung sind.
Benjamin Stahmer, März 2025
Bedeutung mineralölbasierter Isolieröle
Weltweite Anwendung
Mineralölbasierte Isolieröle werden weltweit in erheblichem Umfang zur Erzeugung, Übertragung, Verteilung und Nutzung elektrischer Energie eingesetzt.
Betriebssicherheit
Die zuverlässige Überwachung und Wartung dieser Isolieröle ist entscheidend für die Betriebssicherheit der betroffenen elektrischen Betriebsmittel.
Einheitliche Kriterien
Die Norm empfiehlt genormte Prüfverfahren und einheitliche Kriterien zur Bewertung der Ergebnisse, um die Aussagekraft zu verbessern.
Ölalterung und Betriebssicherheit
Risikobewertung
Bewertung des potenziellen Risikos fortgeschrittener Alterung durch regelmäßige Kontrollen und Analysen.
Detaillierte Untersuchung
Bei Auffälligkeiten werden weiterführende Untersuchungen durchgeführt, um den genauen Zustand zu ermitteln.
Wartungsmaßnahmen
Auf Basis der Ergebnisse werden geeignete Wartungsmaßnahmen eingeleitet, um die Betriebssicherheit zu gewährleisten.
Umweltaspekte mineralischer Isolieröle
Ressourcenschonung
Mineralische Isolieröle sind nicht erneuerbare Ressourcen, deren Nutzung und Entsorgung erhebliche Umweltbelastungen verursachen können.
PCB-Kontamination
Besondere Vorsicht ist bei Kontamination mit persistenten organischen Verbindungen wie PCB (polychlorierte Biphenyle) geboten, die umwelt- und gesundheitsschädlich sind.
Umweltgerechte Entsorgung
Die Norm betont die Notwendigkeit einer umweltgerechten Entsorgung oder Dekontamination gemäß lokalen gesetzlichen Vorschriften.
Allgemeine Sicherheitshinweise
Eigenverantwortung
Die Norm erhebt nicht den Anspruch, alle Sicherheitsprobleme vollständig abzudecken.
Gesundheitsschutz
Anwender müssen geeignete Gesundheits- und Sicherheitsverfahren festlegen und anwenden.
Gesetzliche Vorschriften
Die zutreffenden gesetzlichen Vorschriften müssen eingehalten werden.
Persönliche Hygiene im Umgang mit Isolierölen
Hautkontakt vermeiden
Mineralische Isolieröle können bei direktem Kontakt gesundheitliche Beeinträchtigungen und Hautreizungen hervorrufen.
Augenkontakt
Bei Augenkontakt ist gründliches Spülen mit reichlich sauberem Wasser erforderlich, und ärztliche Hilfe muss sofort hinzugezogen werden.
Sicherheitsdatenblätter
Stets Sicherheitsdatenblätter der Hersteller konsultieren und die darin enthaltenen Anweisungen befolgen.
Umwelt- und Sicherheitsmaßnahmen
Umweltschutz
Konsequente Anwendung von Vorsichtsmaßnahmen
Verlustprävention
Strenge Kontrolle und Prävention von Ölverlusten
Fachgerechte Entsorgung
Umweltgerechte Entsorgung oder Dekontamination
Anwendungsbereich der Norm
Elektrische Betriebsmittel
Die Norm gilt für mineralölbasierte Isolieröle, die in Transformatoren, Schaltgeräten und ähnlichen Betriebsmitteln eingesetzt werden.
Zustandsbewertung
Sie dient als Hilfsmittel zur Zustandsbewertung und zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit des Öls.
Wartungsempfehlungen
Die Norm gibt Empfehlungen zur Prüfung, Bewertung, Reinigung, Regenerierung und zur PCB-Dekontaminierung.
Normative Verweisungen
Die Norm bezieht sich auf verschiedene Prüfmethoden anderer relevanter internationaler Normen, wie beispielsweise IEC 60296, IEC 60475 und IEC 60567. Außerdem werden Prüfmethoden nach ISO, EN und ASTM für Flammpunkt, Viskosität, Dichte, Pourpoint und Grenzflächenspannung genannt.
Prüfgruppen nach DIN EN 60422
1
Pflicht-Routineprüfungen
Grundlegende Tests, die regelmäßig durchgeführt werden müssen
2
Ergänzende Prüfungen
Zusätzliche Tests, die bei Bedarf durchgeführt werden
3
Spezielle investigative Prüfungen
Detaillierte Untersuchungen bei besonderen Auffälligkeiten
Wichtige Begriffe der Ölaufbereitung
Rekonditionierung
Physikalische Entfernung von Wasser, Gasen und festen Partikeln aus dem Isolieröl. Dies umfasst Verfahren wie Filtration, Zentrifugierung und Vakuumtrocknung, die die grundlegenden physikalischen Eigenschaften des Öls wiederherstellen.
Regenerierung
Chemische und physikalische Entfernung löslicher und unlöslicher polarer Verunreinigungen aus dem Isolieröl. Hierbei werden Verfahren wie die Behandlung mit Fullererde eingesetzt, um auch chemische Alterungsprodukte zu entfernen.
PCB-Dekontaminierung
Spezielle Verfahren zur Entfernung von PCB-Verunreinigungen aus dem Isolieröl. Diese Verfahren unterliegen strengen Vorschriften und müssen von qualifizierten Fachunternehmen durchgeführt werden.
Eigenschaften des Isolieröls
Elektrische Festigkeit
Hohe elektrische Festigkeit ist essentiell für die Isolationsfunktion des Öls. Sie wird durch die Durchschlagspannung charakterisiert und ist ein Schlüsselparameter für die Betriebssicherheit.
Viskosität
Niedrige Viskosität sorgt für gute Zirkulationsfähigkeit und effektive Wärmeableitung. Sie ist besonders wichtig für die Kühlfunktion des Isolieröls in Transformatoren.
Tieftemperatureigenschaften
Gute Tieftemperatureigenschaften gewährleisten die Funktionsfähigkeit bei niedrigen Umgebungstemperaturen. Der Pourpoint ist hierbei ein entscheidender Parameter.
Oxidationsstabilität
Hohe Oxidationsstabilität verlängert die Lebensdauer des Öls und reduziert die Bildung von Alterungsprodukten wie Säuren und Schlamm.
Alterung und Abbau des Isolieröls
Thermische Belastung
Hohe Temperaturen beschleunigen chemische Reaktionen
Elektrische Belastung
Elektrische Felder fördern Abbauprozesse
Oxidative Prozesse
Sauerstoff reagiert mit Ölbestandteilen
Katalytische Wirkung
Metalle beschleunigen Alterungsprozesse
Ölprüfungen und ihre Bedeutung
Die Norm gibt vor, welche Prüfungen durchzuführen sind, um den Zustand des Isolieröls zu bewerten und den weiteren Betrieb zu sichern. Diese werden nach Gruppen eingeteilt und umfassen sowohl physikalisch-chemische als auch elektrische Parameter. Die Pflicht-Routineprüfungen bilden die Basis der regelmäßigen Überwachung, während die anderen Gruppen bei Bedarf oder zur tiefergehenden Analyse eingesetzt werden.
Farbe und Aussehen des Isolieröls
Neues Isolieröl
Klares, hellgelbes Aussehen ohne Trübungen oder Ablagerungen. Typisch für ungebrauchtes oder frisch regeneriertes Öl mit ausgezeichneten Isolationseigenschaften.
Leicht gealtertes Öl
Bernsteinfarbenes Aussehen mit leichter Farbvertiefung. Zeigt beginnende Alterungsprozesse an, die Isolationseigenschaften sind jedoch noch ausreichend.
Stark gealtertes Öl
Dunkelbraune Färbung mit sichtbaren Trübungen oder Ablagerungen. Deutlicher Hinweis auf fortgeschrittene Alterung oder Kontamination, erfordert Maßnahmen.
Durchschlagspannung
Definition
Die Durchschlagspannung kennzeichnet die elektrische Isolationsfähigkeit des Öls und ist wesentlich für die Betriebssicherheit. Sie wird in kV gemessen und gibt an, bei welcher Spannung das Öl seine isolierende Wirkung verliert.
Einflussfaktoren
Wassergehalt, Partikelbelastung und Probenahmetemperatur beeinflussen diesen Wert erheblich. Trockene und saubere Öle weisen von Natur aus hohe Werte auf.
Temperaturabhängigkeit
Um aussagekräftige Werte zu erhalten, sollte die Messung bei mindestens 20°C erfolgen. Niedrigere Temperaturen könnten ein fälschlich positives Bild liefern.
Wassergehalt im Isolieröl
Einfluss auf Isolationsfähigkeit
Der Wassergehalt beeinflusst maßgeblich die Isolationsfähigkeit des Isolieröls und der Zellulose-Isolierung. Höherer Wassergehalt verringert die Isolationsfähigkeit deutlich.
Messung und Angabe
Wasser im Öl wird als absoluter Wert (mg/kg) und als relative Sättigung (%) angegeben. Der absolute Wassergehalt ist unabhängig von der Temperatur.
Temperaturabhängigkeit
Die Wasserlöslichkeit im Öl ist stark temperaturabhängig. Bei sinkender Temperatur nimmt die Löslichkeit ab, was zur Bildung freier Wassertropfen führen kann.
Wasserverteilung im Öl-Papier-System
Zellulose-Isolierung
Bindet aufgrund ihrer Struktur deutlich mehr Wasser als das Öl
Enthält typischerweise 95-98% des Gesamtwassers im System
Isolieröl
Enthält nur 2-5% des Gesamtwassers im System
Wassergehalt ist leichter messbar als in der Zellulose
Dynamisches Gleichgewicht
Wasserverteilung ist temperatur- und betriebslastabhängig
Bei Temperaturänderungen findet Wasseraustausch statt
Interpretation der Wassergehalt-Ergebnisse
Messungen sollten stets bei realistischen Betriebstemperaturen durchgeführt werden, da Wassergehalt und Durchschlagspannung stark temperaturabhängig sind. Trends und Veränderungen über längere Zeiträume sind besonders hilfreich zur Zustandsbewertung.
Azidität (Neutralisationszahl)
Definition und Bedeutung
Die Azidität (Neutralisationszahl) gibt den Gehalt saurer Bestandteile im Öl an und wird in mg KOH/g Öl gemessen. Sie entsteht durch oxidative Alterung und kann Zellulose und Metallkomponenten beschädigen. Ein Anstieg der Azidität zeigt fortgeschrittene Ölalterung an.
Grenzwerte nach Kategorie
Für Kategorien O, A (> 170 kV): Gut ≤ 0,1 mg KOH/g, Ausreichend 0,1-0,15 mg KOH/g, Ungenügend > 0,15 mg KOH/g
Für Kategorien B, C, D, E (≤ 170 kV): Gut ≤ 0,15 mg KOH/g, Ausreichend 0,15-0,3 mg KOH/g, Ungenügend > 0,3 mg KOH/g
Permittivitäts-Verlustfaktor (DDF)
Definition
Der Permittivitäts-Verlustfaktor (DDF) ist ein Maß für die dielektrischen Verluste im Isolieröl. Er reagiert empfindlich auf Verunreinigungen, besonders durch Wasser und polare Alterungsprodukte.
Temperaturabhängigkeit
Messungen bei unterschiedlichen Temperaturen (insbesondere 90°C) erlauben eine detaillierte Zustandsbeurteilung. Gut bewertete Öle zeigen sowohl bei hoher als auch bei niedriger Temperatur befriedigende Werte.
Bewertung
Erhöhte DDF-Werte weisen auf verringerte Isolationseigenschaften hin. Schlecht bewertete Öle zeigen besonders bei hohen Temperaturen unbefriedigende Werte, was auf erhebliche Kontaminationen hinweist.
Spezifischer Widerstand
Die Grafik zeigt die Änderung des spezifischen Widerstandes von Isolierölen mit der Temperatur. Kurve A und B repräsentieren trockene Öle mit unterschiedlichen Ausgangswiderständen, während Kurve C das Verhalten eines feuchten Öls darstellt. Der charakteristische Kurvenverlauf von C verdeutlicht den starken Einfluss von Feuchtigkeit auf die Isolationseigenschaften des Öls.
Inhibitorgehalt und Oxidationsstabilität
Oxidationsstabilität
Die Oxidationsstabilität eines Isolieröls beschreibt dessen Widerstand gegen Oxidation, hervorgerufen durch thermische Belastung, Sauerstoff und Metallkatalysatoren (z.B. Kupfer). Diese Eigenschaft hängt stark von der Raffinationsqualität und eventuell hinzugefügten synthetischen Inhibitoren ab.
Inhibitoren
Synthetische Inhibitoren wie DBPC oder DBP verhindern die Bildung saurer Verbindungen, Schlamm und Partikel. Sie verlängern die Induktionsperiode, nach der die Oxidationsrate stark ansteigt. Der Inhibitorgehalt sollte regelmäßig überwacht werden.
Überwachung inhibierter und nicht inhibierter Öle
1
Nicht inhibierte Öle
Neigen stark zur Bildung saurer Verbindungen und Schlamm. Werden durch die Überwachung der Parameter DDF, IFT und Säurezahl kontrolliert.
2
Inhibierte Öle
Besitzen eine längere Induktionsperiode, danach steigt die Oxidationsrate stark an. Ein Abfall der Grenzflächenspannung (IFT) signalisiert frühzeitig Oxidationsprodukte.
3
Inhibitorgehalt-Überwachung
Der Inhibitorgehalt sollte regelmäßig überwacht werden. Bei Abfall unter 40% des Anfangswertes sind Maßnahmen erforderlich.
Feste Fremdstoffe und Schlamm
Feste Fremdstoffe
Umfassen Oxidationsprodukte, Metallpartikel, Fasern und Ruß. Sie beeinträchtigen die elektrische Festigkeit des Öls und können zu lokalen Überhitzungen führen.
Schlamm
Ein polymerisiertes Abbauprodukt, das sich an Oberflächen ablagert. Beeinflusst Isolation und Wärmetransport negativ und kann zu weiterer thermischer Zersetzung führen.
Reinigungsverfahren
Filtration und Zentrifugierung entfernen feste Verunreinigungen. Für Schlamm ist oft eine chemische Regenerierung erforderlich.
Grenzflächenspannung (IFT)
Definition
Die Grenzflächenspannung (IFT) misst die Fähigkeit des Öls, lösliche polare Abbauprodukte zu erkennen. Sie wird in mN/m gemessen und ist ein früher Indikator für Ölalterung.
Veränderungen
Schnelle Veränderungen der IFT deuten auf Alterung oder Verunreinigungen hin. Ein rascher Abfall der IFT signalisiert häufig Kompatibilitätsprobleme mit Transformatorenmaterialien oder unerwünschte Verunreinigungen.
Grenzwerte
Für alle Kategorien gilt: Gut ≥ 28 mN/m, Ausreichend 22-28 mN/m, Ungenügend < 22 mN/m. Ein IFT-Abfall deutet auf Ölalterung hin und erfordert häufigere Untersuchungen.
Partikelzählung
250
Grundverunreinigung
Maximale Anzahl Partikel ≥ 5 µm pro 100 ml für geringe Verunreinigung
1000
Gute Qualität
Maximale Anzahl Partikel ≥ 5 µm pro 100 ml für gute Ölqualität
32000
Ausreichende Qualität
Maximale Anzahl Partikel ≥ 5 µm pro 100 ml für ausreichende Ölqualität
Die Anzahl fester Partikel im Öl beeinflusst die Durchschlagspannung negativ. Quellen hierfür können Produktionsrückstände, Betriebsvorgänge oder Materialverschleiß sein. Insbesondere metallische Partikel aus Pumpenverschleiß oder Kohlenstoffpartikel bei lokalen Überhitzungen sind kritisch und bedürfen regelmäßiger Kontrolle.
Flammpunkt
Definition
Der Flammpunkt zeigt, ob leicht entzündliche Stoffe im Öl vorhanden sind. Er ist die niedrigste Temperatur, bei der sich über der Flüssigkeit ein zündfähiges Dampf-Luft-Gemisch bildet.
Bedeutung
Ein niedriger Flammpunkt weist auf eine Verunreinigung durch leicht flüchtige Substanzen hin, die von Lösemittelresten oder starken Funkenentladungen stammen könnten.
Grenzwert
Der Flammpunkt sollte maximal 10% unter dem Wert des Neuöls liegen. Bei Überschreitung ist die Betriebssicherheit gefährdet, das Öl muss überprüft und ggf. ausgetauscht werden.
Mischbarkeit und Kompatibilität von Isolierölen
Kompatibilitätsprüfung
Verschiedene Öle sind nicht zwangsläufig kompatibel. Kompatibilitätstests sind dringend empfohlen, besonders bei größeren Nachfüllmengen.
Vorsichtsmaßnahmen
Bei einer Mischung sollte immer das ungünstigere Verhalten angenommen werden. Besondere Vorsicht ist bei unterschiedlichen Öltypen geboten.
Laboruntersuchung
Vor dem Mischen größerer Mengen sollte eine Laboruntersuchung zur Kompatibilität durchgeführt werden, um unerwünschte Reaktionen zu vermeiden.
Pourpoint
Definition
Der Pourpoint ist die niedrigste Temperatur, bei der das Öl noch fließen kann. Er ist ein wichtiger Parameter für den Einsatz bei tiefen Umgebungstemperaturen.
Bedeutung
Ein zu hoher Pourpoint kann die Zirkulation des Öls bei niedrigen Temperaturen behindern und damit die Kühlfunktion beeinträchtigen.
Veränderungen
Veränderungen des Pourpoints sind meist ein Hinweis auf Vermischungen mit anderen Ölen und nicht auf normale Alterung. Sie sollten daher genau untersucht werden.
Dichte und Viskosität
Dichte
Die Dichteprüfung hilft bei der Feststellung, ob sich Wasser oder andere Flüssigkeiten im Öl abgesetzt haben. Sie ist weniger ein Qualitätsmerkmal als ein Indikator für Fremdstoffe. Die Dichte wird in kg/m³ bei einer bestimmten Temperatur (typischerweise 20°C) gemessen.
Viskosität
Die Viskosität beeinflusst die Wärmeübertragung und verändert sich im Regelfall durch normale Alterung nur geringfügig. Starke Abweichungen sind oft die Folge außergewöhnlicher thermischer oder elektrischer Belastungen. Eine zu hohe Viskosität kann die Kühlwirkung des Öls beeinträchtigen.
Polychlorierte Biphenyle (PCB)
Umwelttoxizität
Verboten aufgrund hoher Umweltgefährdung
Strenge Überwachung
PCB-Gehalt muss regelmäßig kontrolliert werden
Dekontaminierung
Spezielle Verfahren bei Grenzwertüberschreitung
PCB sind chemisch stabil, elektrisch isolierend, jedoch aufgrund ihrer Umwelttoxizität verboten. Der PCB-Gehalt in Betriebsmitteln muss streng überwacht werden. Der Grenzwert liegt bei maximal 10 mg/kg. Falls Grenzwerte überschritten werden, sind Dekontaminierungsmaßnahmen gemäß lokalen Vorschriften notwendig.
Korrosiver Schwefel
Problematik
Korrosiver Schwefel führt zur Bildung von Kupfersulfiden (Cu₂S) und schädigt dadurch elektrische Isolierung und Kontaktflächen. Besonders kritisch ist Dibenzyl-Disulfid (DBDS), das in vielen älteren Ölen enthalten ist.
Prüfverfahren
Ein Silberspiegelfleck-Test (DIN 51353) dient als Prüfverfahren zur Erkennung von korrosivem Schwefel. Neuere Verfahren nach IEC 62535 bieten eine höhere Empfindlichkeit.
Maßnahmen
Korrosiver Schwefel muss regelmäßig kontrolliert und ggf. entfernt werden. Bei positivem Befund sind sofortige Maßnahmen wie Risikobeurteilung, Ölregeneration oder Passivierung erforderlich.
Dibenzyl-Disulfid (DBDS)
Eigenschaften
DBDS ist ein besonders aggressiver korrosiver Schwefel, der in vielen älteren Ölen enthalten ist. Neue Öle seit 2006 enthalten in der Regel kein DBDS mehr.
Auswirkungen
Vorhandenes DBDS fördert massiv die Bildung von Kupfersulfiden, die sich auf Papier- und Pressboardisolierungen ablagern und zu Kurzschlüssen führen können.
Überwachung
Der DBDS-Gehalt sollte regelmäßig überwacht werden. Bei Nachweis von DBDS sind Maßnahmen wie Passivierung oder Regenerierung des Öls zu erwägen.
Passivator
Funktion
Passivatoren (z. B. Tolyltriazol) mindern die Reaktivität korrosiven Schwefels, indem sie eine Schutzschicht auf Kupferoberflächen bilden. Sie verhindern die Bildung von Kupfersulfiden und schützen damit die Isolierung vor Schäden.
Überwachung
Der Gehalt an Passivatoren muss regelmäßig überwacht und ggf. ergänzt werden, um die Schutzwirkung sicherzustellen. Als Grenzwert gilt 50 mg/kg/Jahr. Niedrigere Werte erfordern häufigere Kontrollen, stark abfallender Gehalt macht Handeln erforderlich.
Historische Entwicklung
Metallische Passivatoren wurden früher eingesetzt, sind heute jedoch selten. Moderne Passivatoren wie Tolyltriazol bieten einen effektiveren Schutz bei geringerer Umweltbelastung.
Ölprobenahme aus Betriebsmitteln
Vorbereitung
Saubere Probenbehälter und Entnahmegeräte bereitstellen. Kontamination vermeiden. Betriebsbedingungen dokumentieren.
Durchführung
Probenahme unter Betriebsbedingungen durch geschultes Fachpersonal. Erste Ölmenge verwerfen, um repräsentative Probe zu erhalten.
Dokumentation
Proben eindeutig kennzeichnen. Betriebsdaten wie Temperatur, Last und Entnahmestelle protokollieren.
Transport
Proben lichtgeschützt und erschütterungsarm transportieren. Zeitnahe Analyse sicherstellen.
Kategorien der Betriebsmittel
Die genaue Zuordnung einzelner Betriebsmittel zu Kategorien berücksichtigt den spezifischen Spannungsbereich sowie die jeweiligen Anforderungen an deren Betrieb. Diese Kategorisierung beeinflusst die Wartungsintervalle und Grenzwerte für verschiedene Ölparameter.
Bewertung von Isolierölen in neuen Betriebsmitteln
30
Durchschlagspannung
Mindestwert in kV für Kategorie O
5
Wassergehalt
Maximalwert in mg/kg für Kategorie O
0.03
Azidität
Maximalwert in mg KOH/g für alle Kategorien
Neu eingefüllte Isolieröle müssen vor der Inbetriebnahme festgelegte Grenzwerte einhalten. Entscheidend hierbei sind unter anderem Parameter wie Aussehen, Farbe, Durchschlagspannung, Wassergehalt, Acidität, spezifischer Widerstand, DDF-Wert, korrosiver Schwefel, PCB-Gehalt sowie der Dibenzyl-Disulfid (DBDS)-Gehalt.
Bewertung des Öls im Betrieb - Allgemeines
Alterungsfaktoren
Temperatur, Wasser, Sauerstoff, metallische Katalysatoren
Probennahme
Regelmäßige Entnahme repräsentativer Proben
Visuelle Kontrolle
Beurteilung von Farbe, Trübung, Ablagerungen
Präventive Maßnahmen
Frühzeitiges Eingreifen bei Auffälligkeiten
Häufigkeit der Untersuchung
Die Prüfungsintervalle richten sich nach Betriebsmitteltyp, Spannung, Belastung, Bauart und Wartungsstrategie des Betreibers. Für stark belastete Anlagen werden kürzere Intervalle empfohlen. Die Tabelle gibt die empfohlene Frequenz der Prüfungen an, die je nach betrieblichen Erfordernissen angepasst werden kann.
Prüfverfahren - Labor vs. Vor-Ort
Laboruntersuchungen
Laboruntersuchungen sind präziser und umfassen detaillierte Prüfungen gemäß Tabelle 1 der Norm. Sie bieten eine hohe Genauigkeit und ermöglichen die Analyse zahlreicher Parameter unter kontrollierten Bedingungen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für wichtige Entscheidungen zur Wartung und zum weiteren Betrieb.
Vor-Ort-Untersuchungen
Vor-Ort-Untersuchungen ermöglichen rasche Einschätzungen, sind jedoch begrenzt bezüglich Genauigkeit und Umfang. Sie eignen sich für schnelle Überprüfungen und erste Einschätzungen des Ölzustands. Typische Vor-Ort-Tests umfassen visuelle Prüfungen, Durchschlagspannung und einfache Feuchtigkeitsmessungen.
Klassifizierung des Ölzustandes
Gut
Normaler Zustand, keine Maßnahmen erforderlich
Regelmäßige Überwachung fortsetzen
Ausreichend
Zustandsverschlechterung nachweisbar
Häufigere Kontrollen und ggf. Maßnahmen planen
Ungenügend
Sofortiges Handeln nötig
Rekonditionierung, Regenerierung oder Austausch erforderlich
Korrekturmaßnahmen bei Abweichungen
Weitere Untersuchungen
Bei Ergebnissen außerhalb der Norm sind weitere Untersuchungen einzuleiten, um die Ursachen zu ermitteln und das Ausmaß der Probleme zu bestimmen.
Kürzere Prüfintervalle
Die Intervalle zur Nachprüfung werden verkürzt, um die Entwicklung des Ölzustands genauer zu überwachen und rechtzeitig reagieren zu können.
Reinigung des Öls
Je nach Art der Abweichung wird eine Rekonditionierung (physikalische Reinigung) oder Regenerierung (chemische Reinigung) des Öls durchgeführt.
Ölwechsel
Bei schwerwiegenden Problemen oder wenn Reinigungsmaßnahmen nicht ausreichen, wird ein kompletter Austausch des Isolieröls vorgenommen.
Durchführung und Bewertung der Untersuchungen
Die Tabelle 5 der Norm bietet detaillierte Grenzwerte und klare Empfehlungen zu notwendigen Maßnahmen für verschiedene Parameter. Je schlechter die Einstufung, desto dringender sind Handlungen notwendig. Die Ergebnisse einzelner Untersuchungen dürfen nicht isoliert betrachtet werden, sondern im Zusammenhang mit vorherigen Ergebnissen (Trendbildung).
Korrekturmaßnahmen nach Veränderungsart
Physikalische Veränderungen
Merkmale: Hoher Wassergehalt, niedrige Durchschlagspannung, hoher Partikelgehalt, Trübung des Öls
Maßnahme: Rekonditionierung gemäß Abschnitt 11.2 der Norm
Chemische Veränderungen
Merkmale: Hohe Farbzahl, niedrige Grenzflächenspannung (IFT), hoher Aziditätswert, hoher Permittivitäts-Verlustfaktor, Bodensatz oder Schlamm
Maßnahme: Regenerierung gemäß Abschnitt 11.3 oder vollständiger Austausch des Öls
Spezielle Verunreinigungen
PCB-Verunreinigung: Beachten der örtlichen Vorschriften (Abschnitt 11.4)
Korrosiver Schwefel: Risikoabschätzung durchführen und bei Bedarf Passivierung, Ölwechsel oder Regenerierung durchführen
Handhabung und Lagerung von Isolierölen
Kennzeichnung
Fässer deutlich kennzeichnen und entsprechend ihrem Öltyp separat lagern, um Verwechslungen und Vermischungen zu vermeiden.
Lagerungsbedingungen
Lagerung von Fässern liegend, geschützt vor Wasser und Sonnenstrahlung, sowie ausreichende Belüftung zur Vermeidung von Kondensatbildung.
Vermeidung von Kontamination
Keine Umlagerung in verunreinigte Behälter durchführen. Öl aus beschädigten Fässern nicht verwenden, sondern fachgerecht aufbereiten.
Wartung der Ausrüstung
Anlagen zur Ölaufbereitung und Schläuche regelmäßig prüfen, reinigen und korrekt kennzeichnen, um Kreuzkontaminationen zu verhindern.
Allgemeine Hinweise zur Ölaufbereitung
Risikoanalyse
Vor Aufbereitung eine Risikoanalyse durchführen
Dichtheitsprüfung
Rohrleitungen, Pumpen und Schläuche auf Dichtigkeit prüfen
Vakuumbetrieb
Aufbereitung unter Vakuum durchführen
Sicherheitsmaßnahmen
Besondere Vorsicht beim Umgang mit heißem Öl
Rekonditionierung
Filtration
Filtergeräte arbeiten mit Druck, indem das Öl durch absorbierende Materialien wie Papier oder andere Filterstoffe gepresst wird. Sie entfernen effektiv suspendierte Verunreinigungen größer als nominal 10 µm.
Zentrifugierung
Zentrifugen entfernen größere Mengen an festen Verunreinigungen und freies Wasser zuverlässig. Nach der Zentrifugierung folgt meistens eine abschließende Filtration zur optimalen Reinigung.
Vakuumtrocknung
Vakuumtrockner sind besonders effektiv, um Gas- und Wassergehalte im Mineralöl drastisch zu reduzieren. Das Öl wird in eine Vakuumkammer eingesprüht oder fließt in dünnen Schichten über Umlenkbleche ab.
Anwendung der Rekonditionierung auf Betriebsmittel
Direkte Reinigung
Bei direkter Reinigung wird Öl zunächst durch eine Reinigungsanlage geleitet, in saubere Behälter gefüllt und anschließend in das elektrische Betriebsmittel zurückgefüllt. Das Verfahren eignet sich vor allem für kleinere Transformatoren, erfordert aber, dass Kern, Wicklungen und Innenteile des Betriebsmittels ölführend und gut erreichbar sind.
Reinigung durch Zirkulation
Dieses Verfahren entnimmt das Öl dem Betriebsmittel, reinigt es in einer separaten Anlage und füllt es anschließend wieder ein. Das Öl sollte langsam nahe der Öloberfläche eingefüllt werden, um Vermischung mit ungereinigtem Öl zu vermeiden. Es sind mehrere Reinigungszyklen (mindestens drei) nötig, bis das gewünschte Ergebnis erreicht wird.
Betriebsbedingungen für die Vakuumbehandlung
Die Tabelle gibt empfohlene Betriebsbedingungen hinsichtlich Temperatur und Druck für die Vakuumbehandlung mineralischer Isolieröle an. Zentrifugen entfernen freies Wasser zuverlässig. Warmes Öl hat niedrigere Viskosität und besseren Durchsatz, löst aber auch Schlammpartikel leichter. Daher ist nach der Wärmebehandlung häufig eine abschließende Filtration ratsam.
Regenerierung
Erwärmung
Erwärmung des entnommenen Öls, Durchlaufen eines Filters
Fullererde-Behandlung
Entfernung löslicher polarer Verunreinigungen
Vakuumtrocknung
Entfernung von Wasser und Gasen
Additivzugabe
Erneuerung von Inhibitoren und Passivatoren
Fullererde-Behandlung
Wirkungsweise
Fullererde ist ein aktives Material, das polare Verunreinigungen absorbiert, jedoch keine nicht-polaren Komponenten zurückhält. Sie entfernt effektiv Säuren und andere Alterungsprodukte aus dem Öl.
Materialien
Übliche Fullererden sind Sepiolit, Bentonit oder Montmorillonit, die durch chemische Aktivierung optimiert werden. Die Absorptionskapazität variiert je nach Material und Aktivierungsgrad.
Prozessparameter
Normalerweise läuft der Prozess bei 60-80 °C ab. Die endgültigen Eigenschaften hängen stark von der Anzahl der Zyklen und der spezifischen Absorptionskapazität ab. Etwa 5 % des Öls verbleiben in der Fullererde.
Erneuerung von Additiven
Oxidationsinhibitoren
Da natürliche Inhibitoren während der Regenerierung reduziert werden, sollten Additive wie DBPC und DBP nach dem Regenerationsprozess ergänzt oder ersetzt werden.
Passivatoren
Metallische Passivatoren werden durch die Regenerierung entfernt und müssen bei Bedarf wieder zugesetzt werden, um den Schutz vor korrosivem Schwefel zu gewährleisten.
Dosierung
Die Dosierung der Additive muss sorgfältig nach Herstellervorgaben erfolgen, um optimale Wirksamkeit zu erzielen und Überdosierungen zu vermeiden.
Reinigung von PCB-haltigen Ölen
Strenge Vorschriften
Durchführung nur durch qualifizierte Unternehmen
Spezielle Verfahren
Chemische Dehalogenierungsprozesse erforderlich
Umweltschutz
Strikte Einhaltung lokaler Umweltvorschriften
PCB-haltiges Öl erfordert spezielle Reinigungsverfahren, welche entweder direkt vor Ort oder extern durchgeführt werden können. Alle PCB-Reinigungsverfahren unterliegen strengsten Vorschriften und sollten durch qualifizierte Unternehmen erfolgen. Die Dehalogenierungsverfahren umfassen Behandlungen mit Natrium und Lithiumderivaten, mit Polyethylenglykol und Kaliumhydroxid (KPEG) oder Verfahren im geschlossenen Kreislauf.
Dehalogenierungsverfahren
Mit Natrium und Lithiumderivaten
Wird diskontinuierlich durchgeführt bei 150-300 °C, birgt Brandrisiken. Das Verfahren ist sehr effektiv zur PCB-Entfernung, erfordert jedoch strenge Sicherheitsmaßnahmen aufgrund der Reaktivität der verwendeten Materialien.
Mit Polyethylenglykol und Kaliumhydroxid (KPEG)
Verläuft zwischen 130-150 °C, ist limitiert bei bestimmten PCB-Verbindungen. Das KPEG-Verfahren ist weniger gefährlich als die Natrium-Methode, hat jedoch Einschränkungen bei der Effektivität für bestimmte PCB-Typen.
Im geschlossenen Kreislauf
Läuft kontinuierlich bei 80-100 °C, nutzt eine hochmolekulare Glykolmischung, ohne zusätzliche Tanks. Dieses Verfahren bietet Vorteile hinsichtlich der Prozesssicherheit und Umweltverträglichkeit.
Ölwechsel in elektrischen Betriebsmitteln
Entleerung
Vollständige Entleerung des alten Öls unter Beachtung der Umweltvorschriften. Bei Transformatoren unter 72,5 kV Nennspannung ist eine finale Spülung mit hochwertigem Öl empfohlen.
Reinigung
Gründliche Reinigung des Betriebsmittels, um Fasern und Verunreinigungen effektiv zu entfernen. Eine Vakuumextraktion ist besonders effektiv.
Neubefüllung
Befüllung mit neuem, den Anforderungen entsprechendem Isolieröl. Nach Befüllung sollte das Betriebsmittel sorgfältig entlüftet werden.
Kontrolle
Überprüfung der Öleigenschaften nach der Befüllung, um sicherzustellen, dass alle Parameter den Anforderungen entsprechen.
Passivierung
Anwendung
Metallische Passivatoren werden in Isolierölen gelöst eingesetzt, um korrosive Prozesse zu verhindern. Diese Vorratslösungen können direkt vor Ort zugefügt werden.
Wirkungsweise
Passivatoren bilden eine Schutzschicht auf Kupferoberflächen und verhindern so die Bildung von Kupfersulfiden durch korrosiven Schwefel wie DBDS.
Empfehlung
Empfohlen wird der Einsatz insbesondere für Öle, die durch erhöhte Azidität auffallen („ausreichend" oder „ungenügend" gemäß Tabelle 5) oder bei denen korrosiver Schwefel nachgewiesen wurde.
Bewertung von Wasser in Öl und Isolierung
Voraussetzungen für die Bewertung
Die in Anhang A beschriebenen Verfahren und Hilfsmittel sind nur anwendbar, wenn ein Gleichgewicht zwischen Öl und Papier besteht, kein anormales Eindringen von Wasser auftritt, Papier sich im Betriebsmittel befindet und freies Wasser nicht vorhanden ist.
Temperaturkorrektur
Um Feuchtigkeitsgehalte und deren Trends richtig beurteilen zu können, müssen Messwerte für Wassergehalt im Öl, die bei verschiedenen Temperaturen genommen wurden, auf eine Standardtemperatur von 20 °C korrigiert werden. Bei Temperaturen unter 20 °C wird dieses Verfahren aufgrund der zu niedrigen Diffusionsgeschwindigkeit nicht angewandt.
Wassersättigung als Hilfsmittel
Die Wassersättigung im Isolieröl wird zur Trendanalyse verwendet. Die Sättigung beschreibt das Verhältnis des Wassergehalts im Mineralöl zur maximal möglichen Wassermenge bei gleicher Temperatur (in Prozent). Ermittelt wird dies mithilfe von Karl Fischer-Titration oder Online-Feuchtigkeitssensoren. Die Tabelle basiert auf der Quelle IEEE C57.106:2002.
Zentrale Fachbegriffe der DIN EN 60422
Die Norm DIN EN 60422 definiert zahlreiche Fachbegriffe, die für das Verständnis und die Anwendung essentiell sind. Dazu gehören Isolieröl, Durchschlagspannung, Permittivitäts-Verlustfaktor (DDF), spezifischer Widerstand, Azidität, PCB, DBDS, Passivator, Rekonditionierung, Regenerierung, Grenzflächenspannung, Karl-Fischer-Titration, Pourpoint, Inhibitoren und Vakuumtrocknung. Diese Begriffe bilden die Grundlage für die fachgerechte Wartung und Überwachung von mineralölbasierten Isolierölen in elektrischen Betriebsmitteln.