Was Ingenieure bei der Platzierung von Koronaringen an Freilufttrennschaltern übersehen

Einführung

Das Anbringen von Koronaringen an Freilufttrennschaltern ist einer der technisch anspruchsvollsten und am häufigsten falsch ausgeführten Aspekte der Hochspannungsenergieverteilungstechnik. In Übertragungs- und Verteilungssystemen, die mit mehr als 110 kV betrieben werden, ist die Koronaentladung von Trennschaltern kein kosmetisches Problem - sie ist eine ständige Quelle von Hochfrequenzstörungen, hörbarem Rauschen, Ozonbildung und Erosion der Isolatoroberfläche, die die Zuverlässigkeit der Geräte zunehmend beeinträchtigt und die IEC-Normen für elektromagnetische Verträglichkeit verletzt. Was die meisten Ingenieure bei der Platzierung von Koronaringen übersehen, ist, dass die Position, der Durchmesser, der Rohrquerschnitt und der axiale Versatz des Rings zur stromführenden Hardware keine Installationspräferenzen sind - es handelt sich um genau berechnete Parameter für die Abstufung des elektrischen Feldes, die aus der spezifischen Geometrie des Trennschalters, der Systemspannung und der Höhe abgeleitet werden müssen, und dass ein Koronaring, der auch nur 50 mm von seiner korrekten Position entfernt installiert ist, völlig unwirksam sein kann oder, schlimmer noch, das elektrische Feld an einem benachbarten Hardwarepunkt verstärken kann, anstatt es zu reduzieren. Dieser Leitfaden bietet die technische Grundlage für die korrekte Platzierung von Koronaringen auf Freilufttrennschaltern. Er umfasst die Physik des elektrischen Feldes, die Anforderungen der IEC-Normen, die Berechnungsmethode für die Platzierung sowie die Installations- und Lebenszyklusprüfungspraktiken, die bestimmen, ob ein Koronaring tatsächlich seine vorgesehene Funktion in der Hochspannungsstromverteilung erfüllt.

Inhaltsübersicht

• Was ist Koronaentladung bei Freilufttrennschaltern und warum bestimmt die Platzierung der Ringe die Effektivität?
• Wie wirken Spannungsklasse, Trennschaltergeometrie und Höhe zusammen, um die korrekten Koronaring-Parameter zu definieren?
• Wie berechnet und prüft man die korrekte Platzierung von Koronaringen für Trennschalter im Freien?
• Welche Installationsfehler beeinträchtigen die Leistung des Corona-Rings und wie sollte die Lebenszyklusüberprüfung strukturiert sein?

Was ist Koronaentladung bei Freilufttrennschaltern und warum bestimmt die Platzierung der Ringe die Effektivität?

Unter Koronaentladung versteht man die Ionisierung von Luftmolekülen in Bereichen, in denen die lokale elektrische Feldstärke die dielektrische Durchschlagsschwelle von Luft übersteigt - etwa 3 kV/mm auf Meereshöhe unter atmosphärischen Standardbedingungen. Bei Trennschaltern im Freien entsteht Korona bevorzugt an geometrischen Unstetigkeiten: scharfe Kanten, Beschläge mit kleinem Radius, Schraubenköpfe, Kontaktmesserspitzen und Klemmenecken - weil diese Merkmale die elektrischen Feldlinien konzentrieren und die Feldstärke lokal weit über das durchschnittliche Feld der Systemspannung anheben.

Warum geometrische Diskontinuitäten das Auftreten der Korona dominieren

Die elektrische Feldstärke $E$ an der Oberfläche eines Leiters ist umgekehrt proportional zum lokalen Krümmungsradius $r$:

$E \propto \frac{V}{r}$

Eine Trennschalter-Kontaktblattspitze mit einem Krümmungsradius von 3 mm bei 220 kV Phase-Erde-Spannung erzeugt ein lokales Oberflächenfeld, das etwa 40-mal höher ist als das durchschnittliche Feld zwischen Leiter und Erde. Aus diesem Grund ist die Korona auf Freiluft-Trennschaltern nicht gleichmäßig verteilt, sondern konzentriert sich auf bestimmte Hardware-Punkte, die durch korrekt platzierte Koronaringe identifiziert, kartiert und unterdrückt werden können.

Die Abstufungsfunktion des elektrischen Feldes des Koronarings

Ein Koronaring funktioniert, indem er eine Geometrie mit kleinem Radius und hohem Feld durch eine Geometrie mit großem Radius und niedrigem Feld ersetzt. Der Ring - ein Toroid aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung mit einer glatten Oberfläche - ist mit der unter Spannung stehenden Hardware verbunden und so positioniert, dass er den Hochfeldpunkt innerhalb seiner elektrischen Feldhülle umschließt. Da der Ring der umgebenden Luft eine große, glatte, kontinuierlich gekrümmte Oberfläche bietet, verteilt er die elektrischen Feldlinien, die sich sonst an der Diskontinuität der Hardware konzentrieren würden, neu und reduziert so das Spitzenfeld an der Oberfläche unter den Schwellenwert für das Einsetzen der Korona.

Die entscheidende Erkenntnis, die den meisten Installateuren fehlt, ist diese: Der Koronaring “schirmt” den Hardware-Punkt nicht einfach ab, sondern formt aktiv die gesamte Topologie des lokalen elektrischen Feldes um. Die Wirksamkeit des Rings hängt gleichzeitig von vier geometrischen Parametern ab:

• Ringdurchmesser (D): Der Außendurchmesser des Toroids - ein größerer Durchmesser bietet eine größere Äquipotentialfläche, wodurch die Feldkonzentration über einen größeren Hardwarebereich reduziert wird
• Rohrdurchmesser (d): Der Querschnittsdurchmesser des Ringrohrs - ein größerer Rohrdurchmesser reduziert das eigene Oberflächenfeld des Rings und verhindert, dass der Ring selbst zu einer Koronaquelle wird
• Axiale Position (z): Der Abstand entlang der Trennerachse von der Ringmittelebene zum zu schützenden Hardwarepunkt - der kritischste und am häufigsten falsche Parameter
• Radialer Versatz (r): Der Abstand von der Trennerachse zur Ringmittelebene - bestimmt, wie weit die Äquipotentialfläche des Rings von der Hardware entfernt ist

Folgen der Koronaentladung bei Trennschaltern im Freien

Konsequenz	Mechanismus	Verletzung der IEC-Norm	Schweregrad
Funkstörspannung (RIV)	Elektromagnetische HF-Emission von Korona-Plasma	IEC 604371, CISPR 18	Hoch - beeinflusst die Kommunikation der Schutzrelais
Hörbares Geräusch	Druckwelle aus der Ausdehnung des Korona-Plasmas	IEC 60815, IEC 61284	Mittel - Verletzung der gesetzlichen Grenzwerte
Erzeugung von Ozon	O₃-Produktion durch Korona-Ionisation	Umweltvorschriften	Mittel - beschleunigt die Alterung von Gummidichtungen
Erosion der Isolatoroberfläche2	UV- und Ozonangriff auf die Oberfläche von Polymerisolatoren	IEC 60815-3	Hoch - verkürzt die Lebensdauer des Isolators
Korona-induzierte Erwärmung	Widerstandsheizung durch Leckstrom an Koronastellen	IEC 62271-102	Gering direkt, hoch kumulativ
Erhöhung des Überschlagsrisikos	Koronaplasma reduziert die effektive Luftspaltdurchbruchspannung	IEC 60071	Kritisch bei kontaminierten Standorten

Wie wirken Spannungsklasse, Trennschaltergeometrie und Höhe zusammen, um die korrekten Koronaring-Parameter zu definieren?

Die drei Variablen, die von den meisten Ingenieuren als unabhängig betrachtet werden - Spannungsklasse, Trennschaltergeometrie und Installationshöhe - sind bei der Bestimmung der korrekten Koronaring-Parameter tatsächlich eng miteinander verbunden. Die Spezifizierung eines Koronarings anhand einer Spannungsklassentabelle ohne Berücksichtigung der spezifischen Trennschaltergeometrie und der Aufstellungshöhe ist die häufigste Ursache für ineffektive Koronaring-Installationen in Hochspannungsverteilungsprojekten.

Spannungsklasse und Schwellenwert für das Einsetzen der Korona

Die Korona-Anfangsspannung für eine bestimmte Hardware-Geometrie wird bestimmt durch die Peek-Formel³:

$E_{onset} = E_0 \cdot \delta \left(1 + \frac{k}{\sqrt{\delta \cdot r}}\right)$

Wo:

• $E_0 = 3,0 \text{ kV/mm}$ - kritische Feldstärke auf Meereshöhe, Standardbedingungen
• $\delta$ - relative Luftdichte (= 1,0 auf Meereshöhe, 20°C)
• $k = 0,03 \text{ mm}^{0,5}$ - empirische Oberflächenrauhigkeitskonstante
• $r$ - Leiterradius in mm

Die praktische Auswirkung: die Koronaeinsatzspannung nimmt mit der Höhe ab weil die relative Luftdichte $\delta$ abnimmt. In 1.000 m Höhe, $\delta \ca. 0,89$ - Verringerung der Koronaspannung um etwa 11% im Vergleich zur Meereshöhe. In 2.000 m Höhe, $\delta \ca. 0,79$ - eine 21%-Reduzierung. Das bedeutet, dass ein Koronaring, der für die Installation auf Meereshöhe richtig dimensioniert ist, für denselben Trennschalter in 2.000 m Höhe unterdimensioniert ist und der Ringdurchmesser zum Ausgleich vergrößert werden muss.

Spannungsklasse vs. minimale Koronaring-Parameter

System Spannung	Phase-Erde-Spannung	Minimaler Ringdurchmesser (D)	Minimaler Rohrdurchmesser (d)	Höhenkorrekturfaktor
110 kV	63,5 kV	250-300 mm	40-50 mm	+8% D pro 1.000 m über dem Meeresspiegel
220 kV	127 kV	400-500 mm	60-80 mm	+8% D pro 1.000 m über dem Meeresspiegel
330 kV	190 kV	550-650 mm	80-100 mm	Höhenkorrekturfaktor4
500 kV	289 kV	700-900 mm	100-130 mm	+8% D pro 1.000 m über dem Meeresspiegel
750 kV	433 kV	1.000-1.200 mm	130-160 mm	+8% D pro 1.000 m über dem Meeresspiegel

Interaktion mit der Geometrie von Trennschaltern: Die drei kritischen Hardware-Zonen

Jeder Trennschalter für den Außenbereich hat drei Hardware-Zonen, in denen die Platzierung des Koronarings unabhängig voneinander bewertet werden muss:

Zone 1 - Anschlussklemme / Leiterbefestigungspunkt:
Die Verbindung zwischen dem Freileitungsleiter und der Trennklemme ist der Punkt mit dem höchsten Feld an der unter Spannung stehenden Baugruppe. Die Klemmen haben in der Regel mehrere Schraubenköpfe, scharfe Kanten und Litzenanschlüsse - alles Koronaquellen. Der Koronaring in diesem Bereich muss so positioniert werden, dass er alle Klemmenbauteile innerhalb seiner Feldbewertungshülle umschließt.

Zone 2 - Kontaktmesserspitze (offene Position):
Wenn sich der Trennschalter in der offenen Position befindet, ist die unter Spannung stehende Messerspitze ein freies Leiterende - die höchstmögliche Feldgeometrie. Der Radius der Messerspitze beträgt typischerweise 5-15 mm und erzeugt eine extreme Feldkonzentration bei Übertragungsspannungen. Ein Koronaring an der Klingenspitze ist für alle Trennschalter erforderlich, die in der offenen Stellung über 110 kV betrieben werden.

Zone 3 - Isolatorkappe und Stiftbeschläge:
Die Metallkappe und die Stiftbeschläge am oberen Ende des Isolatorstrangs, die mit der Trennerstruktur verbunden sind, konzentrieren das Feld an der Schnittstelle zwischen Metall und Isolator. Dieser Bereich ist besonders kritisch für Polymerisolatoren, bei denen die durch Korona verursachte Oberflächenerosion schneller erfolgt als bei Porzellan.

Trockene vs. feuchte Bedingungen: Variation beim Einsetzen der Korona

Zustand	Auswirkung auf das Auftreten der Korona	Auswirkung der Ringgröße
Trockene, saubere Luft	Beginn der Korona nach der Peek-Formel	Standard-Ringgrößen
Hohe Luftfeuchtigkeit (>80% RH)	Reduziert die Einschaltspannung um 5-15%	Vergrößerung des Ringdurchmessers um 5-10%
Regen oder Kondenswasser auf der Hardware	Reduziert die Einschaltspannung um 15-30%	Kritisch - nasse Korona ist 3-5x intensiver
Salz- oder Schmutzablagerung	Reduziert die Einschaltspannung um 20-40%	Ringdurchmesser vergrößern; Rohrdurchmesser vergrößern
Große Höhe (>1.000 m)	Reduziert die Einschaltspannung proportional zur Luftdichte	Höhenkorrekturfaktor anwenden

Ein Fall eines Stromverteilungskunden veranschaulicht den Höheninteraktionsfehler direkt. Ein Freileitungsingenieur eines Versorgungsunternehmens in Westchina spezifizierte Koronaringe für eine 330-kV-Freiluft-Trennschalteranlage in 2.400 m Höhe unter Verwendung einer Standard-Spezifikationstabelle auf Meereshöhe - er wählte Ringe mit 550 mm Durchmesser und 80 mm Rohrdurchmesser. Die Prüfung der Funkstörspannung (RIV) nach der Installation ergab RIV-Werte, die 4,2× über dem Grenzwert der IEC 60437 lagen. Die Simulation des elektrischen Feldes bestätigte, dass in 2.400 m Höhe ($\delta = 0,77$), boten die 550-mm-Ringe eine Feldabstufung, die einem 430-mm-Ring auf Meereshöhe entsprach - unzureichend für 330 kV. Bepto lieferte Ersatzringe, die für die tatsächliche Höhe dimensioniert waren: 680 mm Durchmesser mit 95 mm Rohrdurchmesser, unter Berücksichtigung der 8% pro 1.000 m Höhenkorrektur. Die RIV-Tests nach dem Austausch bestätigten die Einhaltung der 35%-Marge unterhalb des IEC-Grenzwerts.

Wie berechnet und prüft man die korrekte Platzierung von Koronaringen für Trennschalter im Freien?

Die korrekte Platzierung von Koronaringen erfordert eine Berechnungsmethode, die die Analyse des elektrischen Feldes mit der spezifischen Geometrie des Trennschalters integriert - und nicht eine Nachschlagetabelle, die ohne Überprüfung angewendet wird. Das folgende Verfahren gilt für Freilufttrennschalter in Spannungsklassen von 110 kV bis 750 kV in Stromverteilungs- und Übertragungsanwendungen.

Schritt 1: Identifizieren Sie alle Corona-kritischen Hardware-Punkte

• Besorgen Sie sich bemaßte Zeichnungen der Trennschalterbaugruppe, einschließlich Klemmen, Klingengeometrie, Isolatorkappenbeschläge und aller Befestigungspunkte.
• Identifizieren Sie alle Hardware-Merkmale mit einem Krümmungsradius von weniger als 20 mm - dies sind potenzielle Koronaauslösepunkte, die eine Feldbewertungsanalyse erfordern.
• Für jeden identifizierten Punkt sind folgende Angaben zu machen: Lage auf der Trennungsachse (z-Koordinate), radialer Abstand zur Achse (r-Koordinate) und lokaler Krümmungsradius

Schritt 2: Simulation des elektrischen Feldes durchführen

Simulation des elektrischen Feldes⁵ unter Verwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) (COMSOL, ANSYS Maxwell oder gleichwertig) ist der technische Standard für die Überprüfung der Koronaring-Platzierung bei über 220 kV. Für 110-220 kV-Anwendungen bieten analytische Methoden, die auf der Methode der Bilder basieren, ausreichende Genauigkeit.

Wichtige Eingaben für die Simulation:

• System-Phase-zu-Erde-Spannung bei maximaler Nennspannung ($Um/\sqrt{3}$)
• Geometrie des Trennschalters aus den Herstellerzeichnungen - einschließlich aller Hardwaredetails innerhalb von 500 mm der koronakritischen Zone
• Geometrie der Grundplatte - Turmstruktur, Querarm und benachbarte Phasenleiter
• Höhenkorrektur der Durchschlagsfestigkeit der Luft: $E_{Schwellenwert} = 3,0 \mal \delta \text{ kV/mm}$

Ausgabe der Simulation erforderlich:

• Maximales elektrisches Oberflächenfeld an jedem koronakritischen Hardwarepunkt ohne Koronaring
• Karte der elektrischen Feldverteilung, die die $3,0 \mal \delta \text{ kV/mm}$ Schwellenwertkontur
• Vorgeschlagene Ringposition, die alle Hardware-Oberflächenfelder unter $2,4 \mal \delta \text{ kV/mm}$ (80% der Ansprechschwelle - Standardauslegungsspielraum)

Schritt 3: Bestimmen der Ringabmessungsparameter

Bestimmen Sie anhand der Simulationsergebnisse:

Ringdurchmesser (D):
$D = 2 \mal (r_{hardware} + \Delta r_{grading})$

Wo $r_{Hardware}$ ist die radiale Ausdehnung der Hardwarezone und $\Delta r_{Grading}$ ist der zusätzliche radiale Abstand, der erforderlich ist, um das Spitzenfeld auf 80% der Ansprechschwelle zu reduzieren - in der Regel 50-150 mm je nach Spannungsklasse.

Rohrdurchmesser (d):
Die Ringleitung darf nicht selbst zur Koronaquelle werden. Minimaler Rohrdurchmesser:
$d_{min} = \frac{V_{Phasenerde}}{E_{Schwellenwert} \times \pi}$

Für 220 kV Phase-zu-Erde auf Meereshöhe: $d_{min} = \frac{127 \text{ kV}}{3.0 \text{ kV/mm} \mal \pi} \ca. 13,5 \text{ mm}$ - Praktische Ringe haben jedoch einen Rohrdurchmesser von 60-80 mm, um Spielraum und mechanische Robustheit zu gewährleisten.

Axiale Position (z):
Die Ring-Mittelebene muss so positioniert werden, dass der zu schützende Hardware-Punkt innerhalb des Feldeinteilungsbereichs des Rings liegt. Der axiale Versatz vom Hardwarepunkt zur Ringmittelebene:

$z_{offset} = 0,3 \mal D \text{ bis } 0,5 \times D$

Dies ist der am häufigsten falsch eingestellte Parameter - wenn der Ring axial zu weit vom Hardwarepunkt entfernt ist, befindet sich die Hardware vollständig außerhalb des Abstufungsbereichs.

Schritt 4: Überprüfung der Platzierung durch RIV-Tests nach der Installation

Die IEC 60437 spezifiziert das Funkstörspannungsprüfverfahren für Hochspannungsgeräte im Freien. Die RIV-Prüfung nach der Installation ist für alle Trennschalter über 110 kV vorgeschrieben:

Spannungsklasse	RIV Prüfspannung	Maximal zulässiger RIV	Test Standard
110 kV	64 kV (Phase-Erde)	500 μV (bei 0,5 MHz)	IEC 60437
220 kV	127 kV (Phase-Erde)	1.000 μV (bei 0,5 MHz)	IEC 60437
330 kV	190 kV (Phase-Erde)	1.500 μV (bei 0,5 MHz)	IEC 60437
500 kV	289 kV (Phase-Erde)	2.500 μV (bei 0,5 MHz)	IEC 60437

Wird bei der RIV-Prüfung eine Nichtübereinstimmung festgestellt, sollte die axiale Position des Rings in 25-mm-Schritten in Richtung des Beschlagpunkts eingestellt und erneut geprüft werden. Die axiale Position ist der empfindlichste Einstellparameter und muss als erstes korrigiert werden, bevor der Ringdurchmesser geändert wird.

Schritt 5: Dokumentation der Platzierung als Inbetriebnahmeprotokoll

• Aufzeichnung des Ringdurchmessers, des Rohrdurchmessers, des axialen Versatzes zur Klemmenfläche und des radialen Versatzes zur Trennerachse
• Fotografie der Ringanlage aus drei orthogonalen Ansichten mit maßstabsgerechter Darstellung
• Aufzeichnung der RIV-Prüfergebnisse bei Nennspannung und bei Nennspannung des 110%
• Speicherung als permanente Inbetriebnahmeaufzeichnung - erforderlich für den Lebenszyklusnachweis im Abstand von 10 Jahren

Ein zweiter Kundenfall demonstriert die Empfindlichkeit der Achsenposition. Ein EPC-Auftragnehmer, der eine 500-kV-Freiluft-Trennschalteranlage im Nahen Osten leitete, installierte Koronaringe gemäß einer allgemeinen Spezifikationstabelle - Ringdurchmesser 800 mm, Rohrdurchmesser 110 mm, axiale Position 400 mm von der Klemmenfläche entfernt. Die RIV-Prüfung nach der Installation ergab 3.800 μV - 52% über dem IEC-Grenzwert von 2.500 μV. Die Simulation des elektrischen Feldes bestätigte, dass die Klemmenhalterung an der angegebenen axialen Position 180 mm außerhalb des Feldeinteilungsbereichs des Rings lag. Eine Verschiebung des Rings um 160 mm näher an die Anschlussklemme - auf 240 mm axialen Versatz - brachte die gesamte Hardware innerhalb des Grading Envelopes. Eine erneute Prüfung bestätigte, dass 1.950 μV - 22% unter dem IEC-Grenzwert lagen. Die gesamte Nichteinhaltung wurde durch einen einzigen axialen Positionsfehler von 160 mm verursacht.

Welche Installationsfehler beeinträchtigen die Leistung des Corona-Rings und wie sollte die Lebenszyklusüberprüfung strukturiert sein?

Korrektes Installationsverfahren für die Wirksamkeit des Koronarings

1. Überprüfung der Ringabmessungen anhand der projektspezifischen Berechnung - Installieren Sie niemals einen Koronaring aus einer allgemeinen Spannungsklassentabelle, ohne sich zu vergewissern, dass der Ringdurchmesser, der Rohrdurchmesser und die axiale Position mit den Ergebnissen der FEM-Simulation für die spezifische Trennschaltergeometrie übereinstimmen.
2. Prüfen Sie die Oberfläche des Rings vor dem Einbau - Oberflächenkratzer, Dellen oder Bearbeitungsspuren auf der Ringröhre erzeugen lokale Feldkonzentrationen, die eine Korona aus dem Ring selbst erzeugen; lehnen Sie alle Ringe mit Oberflächenfehlern ab, die tiefer als 0,5 mm sind.
3. Anzugsdrehmoment der Befestigungselemente nach Spezifikation - Koronaringe werden auf Aluminium- oder Edelstahlbeschläge montiert; durch zu geringes Anzugsdrehmoment der Verbindungen entstehen Mikrospalte, die an der Schnittstelle zwischen Ring und Beschlag Korona erzeugen
4. Überprüfung der axialen Position mit einem kalibrierten Messgerät - Verwenden Sie ein Stahllineal oder ein Laser-Distanzmessgerät, um den axialen Versatz zwischen der Klemmenfläche und der Ringmittelebene zu überprüfen; eine visuelle Schätzung ist für die Genauigkeit der axialen Position nicht ausreichend.
5. Bestätigen Sie, dass der Ring konzentrisch mit der Trennerachse ist. - Exzentrische Ringmontage verschiebt die Einstufungshüllkurve außerhalb der Achse, so dass eine Seite des Geräts ungeschützt bleibt; überprüfen Sie die Konzentrizität innerhalb von ±5 mm

Die folgenreichsten Fehler bei der Installation

• Verwendung von Spannungsklassentabellen ohne Höhenkorrektur: Der häufigste Fehler bei Energieverteilungsprojekten in großen Höhen - ein Ring, der für Meereshöhe richtig dimensioniert ist, ist in der Höhe systematisch unterdimensioniert, und der Fehler ist ohne RIV-Prüfung nicht sichtbar.
• Einstellung der Achsenposition durch visuelle Schätzung: Die axiale Position ist der empfindlichste Koronaring-Parameter - ein axialer Fehler von 50-100 mm kann den Hardware-Punkt vollständig aus dem Bewertungsbereich herausschieben und den Ring unwirksam machen.
• Einbau von Ringen mit Oberflächenschäden: Ein verbeulter oder zerkratzter Koronaring erzeugt Korona von seiner eigenen Oberfläche, wodurch eine neue Emissionsquelle geschaffen wird, während der ursprüngliche Hardwarepunkt teilweise abgestuft wird - das Nettoergebnis kann ein höheres RIV als ohne Ring sein
• Weglassen des Klingenspitzenrings bei Trennschaltern mit offener Stellung: Viele Spezifikationen enthalten Klemmenringe, lassen aber den Ring für die Messerspitze weg - die Messerspitze in offener Position ist der Punkt mit dem höchsten Feld am Trennschalter und erfordert oberhalb von 110 kV einen eigenen Ring.
• Überspringen der RIV-Prüfung nach der Installation: Ohne RIV-Prüfung bleiben Fehler bei der Platzierung von Koronaringen so lange unentdeckt, bis eine Verschlechterung des Isolators, Beschwerden über Funkstörungen oder Verstöße gegen das akustische Rauschen eine Untersuchung erzwingen - oft erst Jahre nach der Installation.

Zeitplan für die Überprüfung des Lebenszyklus von Koronaringen an Trennschaltern im Freien

Überprüfung der Aktivität	Intervall	Methode	Bestehen Kriterium
Visuelle Kontrolle	Jährlich	Bodennahes Fernglas oder Drohne	Kein sichtbares Koronaglühen bei Nacht; keine Oberflächenbeschädigung
RIV-Messung	10-jährig	IEC 60437-Prüfgerät	Innerhalb der IEC-Grenzwerte für die Spannungsklasse
Inspektion des Oberflächenzustands	10-jährig	Genaue Inspektion bei Ausfall der Leitung	Keine Beulen, Korrosion oder Oberflächenfehler >0,5 mm
Drehmoment der Befestigungselemente	10-jährig	Drehmomentschlüssel mit Nennwert	Alle Befestigungselemente mit dem angegebenen Drehmoment
Überprüfung der axialen Position	Nach jeder Wartung	Kalibrierte Messung	Innerhalb von ±10 mm vom Inbetriebnahmeprotokoll
Inspektion nach einer Störung	Nach einem Fehlerereignis	Visuell + RIV	Bestätigen Sie, dass der Ring nicht verschoben oder beschädigt wurde.

Lebenszyklus-Degradationsmechanismen für Koronaringe

• Aluminiumkorrosion in küstennaher Umgebung: Salzsprühnebelangriff auf die Oberfläche des Aluminiumrings führt zu Lochfraß, der eine Korona aus dem Ring selbst erzeugt - für Stromverteilungsanlagen in Küstennähe ist eine eloxierte oder maritime Aluminiumlegierung zu verwenden
• Vibrationsbedingte Lockerung: Äolische Vibrationen an Freileitungsstrukturen lockern die Ringbefestigungselemente im Laufe der Jahre - eine jährliche Überprüfung des Anzugsdrehmoments ist unerlässlich
• Ermüdung durch Temperaturwechsel: Große Temperaturschwankungen in kontinentalen Klimazonen führen zu einer unterschiedlichen Wärmeausdehnung zwischen dem Aluminiumring und den Stahlbefestigungselementen - überprüfen Sie die Montageschnittstelle in Abständen von 10 Jahren auf Passungsrost
• UV-Zersetzung von polymeren Befestigungselementen: Alle polymeren Abstandshalter oder isolierenden Komponenten in der Ringmontagebaugruppe zersetzen sich unter UV-Belastung - verwenden Sie UV-stabilisierte Materialien, die für Hochspannungsanwendungen im Freien geeignet sind.

Schlussfolgerung

Die Platzierung von Koronaringen auf Freilufttrennschaltern ist eine Präzisionsdisziplin der elektrischen Feldtechnik - kein Installationszubehör. Ringdurchmesser, Rohrdurchmesser, axiale Position und Höhenkorrektur sind voneinander abhängige Parameter, die aus der elektrischen Feldsimulation der spezifischen Trennschaltergeometrie abgeleitet und durch RIV-Tests nach der Installation gemäß IEC 60437 verifiziert werden müssen. Die folgenschwersten Fehler - Auslassung der Höhenkorrektur, Schätzung der axialen Position, Auslassung des Schaufelspitzenrings und Annahme von Oberflächenschäden - sind ohne strenge Prüfung nicht erkennbar und führen zu einer Nichteinhaltung der IEC-Vorschriften, die die Zuverlässigkeit des Isolators und die elektromagnetische Verträglichkeit des Netzes nach und nach verschlechtert. Legen Sie Koronaringe von vornherein fest, installieren Sie sie mit kalibrierten Maßtoleranzen, überprüfen Sie sie mit RIV-Tests bei der Inbetriebnahme und überprüfen Sie sie in Abständen von 10 Jahren - denn ein Koronaring, der in der falschen Position installiert ist, ist keine Sicherheitsmarge, sondern eine falsche Versicherung.

Häufig gestellte Fragen zur Platzierung von Koronaringen an Freilufttrennschaltern

1. Überprüfen Sie die Standardprüfverfahren für Funkstörspannungen (RIV) an Hochspannungsisolatoren und -geräten. ↩

2. Analyse der Degradationsmechanismen von nicht-keramischen Isolatoren unter kontinuierlicher Koronaentladung. ↩

3. die physikalischen Prinzipien der Koronaentladung auf zylindrischen Leitern zu verstehen. ↩

4. Berechnen Sie die Verringerung der Durchschlagsfestigkeit der Luft auf der Grundlage der relativen Luftdichte in höheren Lagen. ↩

5. Erfahren Sie, wie die Finite-Elemente-Methode zur Modellierung und Optimierung der elektrischen Feldverteilung eingesetzt wird. ↩