Isolationsüberwachung bei ausgeschalteten Antrieben

Antriebssysteme sind wichtige Komponenten in der Industrie. Bleiben sie wegen einer Störung stehen, steht meist der gesamte Prozess oder kommt rasch ins Stocken. Umso wichtiger ist deren Überwachung. Eines der kritischsten Elemente und oft für Ausfälle von Antriebssystemen verantwortlich ist die elektrische Isolierung der Motorwicklungen. Das bestätigen diverse Studien. Beispielsweise führte die IEEE Motor Reliability Working Group schon 1985 an, dass Isolationsfehler zu 26 % für die untersuchten Motorausfälle verantwortlich waren. Tendenz anscheinend steigend: 1995 nannten O. V. Thorsen and M. Dalva in einer Studie von 1995 Isolationsfehler mit 36 % als Ausfallursache. Typische Ursachen für Isolationsfehler sind mechanische Beschädigungen, Staub, Feuchtigkeit, thermische Alterung der Isolierstoffe oder auch Nagetier-Verbiss. Speziell bei Umrichterantrieben kommt der Einfluss durch hochfrequente Ableitströme hinzu.

Das Isometer iso NAV685 ermöglicht ein Monitoring von inaktiven Antriebssystemen. Bender

Unabhängig von der Ursache: Isolationsfehler stellen immer eine Gefahr für das Leben von Personen, für Güter und die Verfügbarkeit der elektrischen Energie dar. Zudem verursachen Ausfälle durch Fehler in der elektrischen Isolierung teils erhebliche Kosten, welche die Wartungskosten meist um ein Vielfaches übersteigen. Beispielsweise liegen die Stillstandskosten einer Offshore-Öl-Plattform bei bis zu 25 000 US-Dollar pro Stunde. Daher ist es notwendig, eine sich anbahnende Schwachstelle im Isolationssystem früh zu erkennen – sowohl bei häufig laufenden Antrieben als auch überwiegend inaktiven Motoren.

Bekannt ist, dass in IT-Systemen die Antriebe im aktiven Betrieb mit gängigen Isolationsüberwachungsgeräten kontrolliert werden können. Auch Antriebe in geerdeten Stromnetzen (TN- und TT-System) lassen sich im aktiven Betrieb mit Differenzstrom-Überwachungsgeräten im Auge behalten.

Zuverlässig messen, auch wenn der Motor spannungslos ist

Weitgehend unbekannt ist, dass Offline-Isolationsüberwachungsgeräte sowohl in ungeerdeten als auch in geerdeten Netzen genutzt werden können, um eine Verschlechterung des Isolationsniveaus auch im inaktiven Betriebszustand frühzeitig zu erkennen. Anlagenteile oder Verbraucher, die überwiegend abgeschaltet beziehungsweise nur zeitweise im Notfall eingeschaltet sind, lassen sich mittels Offline-Monitoring auch während der Stillstandszeiten kontinuierlich überwachen. Eine Verschlechterung des Isolationsniveaus wird somit erkannt, bevor Anlagenteile oder Verbraucher einen kritischen Zustand erreichen und wichtige Funktionen ausgerechnet dann versagen, wenn sie benötigt werden.

Geregelter Antrieb mit Isolationsüberwachung im Betrieb und Offline. Bender

Lösungen für die Offline-Überwachung gibt es bislang vor allem für Motoren und Heizungen. Bei reinen AC-Systemen kann zum Beispiel das Isometer IR420-D6 in Verbindung mit einem Ankoppelgerät für Antriebssysteme bis 7 200 V verwendet werden, ohne externe Mittelspannungs-Trennrelais einsetzen zu müssen. Speziell für Umrichter-Großantriebe bis AC 690 V und DC 1 000 V, bei denen sowohl der Zwischenkreis als auch der Motorkreis offline überwacht werden sollen, steht inzwischen das Offline-Isolationsüberwachungsgerät Isometer isoNAV685-D-B zur Verfügung. Antriebe mit höheren Spannungen lassen sich mit externen Koppelschaltern kontrollieren.

Hannover Messe 2016 – Halle 12, Stand D66

(sk)