Häufige Fehler bei Überspannungsableitern, Ursachenanalyse und Grundsätze zur Fehlerbehebung

Erfahren Sie mehr über häufige Fehler bei Überspannungsableitern, deren Ursachen und die Grundsätze zur Fehlerbehebung – ein praktischer Leitfaden für zuverlässigen Überspannungsschutz.

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Dieses Dokument behandelt in erster Linie gängige Metalloxid-Überspannungsableiter (MOA) und deckt darüber hinaus die typischen Fehlermerkmale von Ventil- und Funkenstrecken-Ableitern ab.

Fehlermerkmale, Prüfpositionen und Beurteilungskriterien können je nach Bauart, Spannungsebene und Hersteller variieren. In der Praxis ist auf die technische Dokumentation der Anlagen, die Betriebsanweisungen vor Ort und die einschlägigen Normen zu verweisen.

Sicherheitshinweis: Dieses Dokument dient ausschließlich der Wissensvermittlung und als Referenz für Betrieb und Wartung und stellt keine Betriebsanweisungen vor Ort dar. Wenn es um Freischaltung, Isolierung, Wartung, Prüfung oder Fehlerbehebung geht, sind die Verfahren vor Ort, die Sicherheitsmaßnahmen und die Genehmigungsprozesse der zuständigen Stelle strikt einzuhalten.

Überspannungsableiter

1. Ungewöhnlicher Ableitstrom

Der Ableitstrom ist der zentrale Indikator für den Zustand der internen Ventilblöcke. Im Normalbetrieb führt der Ableiter nur einen Ableitstrom im Mikroampere-Bereich bei Netzfrequenz. Ungewöhnliche Änderungen des Ableitstroms deuten häufig auf interne Defekte hin.

Fehlererscheinungen

Online-Monitor zeigt eine ungewöhnliche Zunahme, Vollaussteuerung, Abnahme oder Nullanzeige des Ableitstroms an
Dreiphasenwerte unausgeglichen, oder Monitor gibt Daten-Überschreitungs-Alarm aus

Mögliche Ursachen

Starke Verschmutzung der äußeren Isolierung, was zu einem erhöhten Kriechstrom führt
Alterung der internen Ventilblöcke, verschlechterte nichtlineare Kennlinien, erhöhte Verlustleistung
Dichtungsversagen, das zum Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere führt, verringerte Isolationsleistung
Neigung des Feldsteuerungsrings, was eine Änderung der Ersatzkapazität und einen erhöhten kapazitiven Strom verursacht
Fehler des Überwachungsinstruments, Kurzschluss des Abschirmkabels oder Bruch des Anschlusskabels
Verschlechterung der Basisisolierung, die zu einer anomalen Stromumleitung führt

Beurteilungsmethoden

Kreuzvalidierung mit einer Strommesszange, um einen Instrumentenfehler auszuschließen
Verwendung eines speziellen Prüfgeräts zur Messung des Gesamtstroms und des Wirkstroms; Vergleich der Dreiphasenabweichung und der Änderung gegenüber den vorherigen Werten
Kombination mit Infrarot-Wärmebildgebung zur umfassenden Analyse der Wärmefeldverteilung und des Temperaturtrends
Überprüfung des Betriebs des Entladungszählers, um festzustellen, ob ein anomaler Betrieb aufgetreten ist

Kriterien & Handlungsgrundsätze

Die Kriterien für den Ableitstrom werden in drei Schweregrade mit entsprechenden Handlungsanforderungen klassifiziert:

Anormale Warnung (Aufmerksamkeit erforderlich, wenn eine Bedingung eintritt):

Änderung der Online-Überwachungsdaten überschreitet 10 %
Plötzliche Änderung des Gesamtstroms überschreitet 20 % des Anfangswertes
Unsymmetrie des Dreiphasen-Ableitstroms überschreitet 15 %

→ Maßnahme: Überwachung verstärken, Inspektionsintervalle verkürzen, bei Bedarf Offline-Test veranlassen

Schwerwiegender Defekt:

Ableitstrom-Messwert überschreitet den 1,2-fachen Anfangswert
Wirkstromkomponente überschreitet 30 % (spezifische Kriterien gemäß technischer Dokumentation der Anlage und Technische Spezifikation für die Inspektion elektrischer Anlagen unter Spannung)

→ Maßnahme: Als schwerwiegenden Defekt registrieren, an Netzleitstelle und Wartung melden, Offline-Inspektion so schnell wie möglich veranlassen

Kritischer Defekt:

Ableitstrommesswert überschreitet den 1,4-fachen Anfangswert

→ Maßnahme: Sofort an die Leitstelle melden, Außerbetriebnahme beantragen

Absolutwertkriterien (für Offline-Tests):

Bei 0,75-facher Gleichstrom-Referenzspannung: Gesamtstrom < 1 mA, Wirkstromanteil ≤ 30 %

Weitere Handlungsanforderungen:

Nullanzeige: Messgerät leicht anklopfen, um zu prüfen, ob es klemmt; wenn nicht behebbar, Defekt registrieren und Überwachungsgerät austauschen
Spezifische Kriterien richten sich nach der technischen Dokumentation der Anlage, den Betriebsvorschriften vor Ort und den einschlägigen Normen

2. Abnormale Körpererwärmung

Unter normalen Betriebsbedingungen ist die Erwärmung des Überspannungsableiters minimal. Wenn die internen Varistoren altern oder feucht werden, steigen die Verlustleistungen erheblich an, was sich in einem anomalen Temperaturanstieg äußert.

Fehlererscheinungen

Gesamte oder lokale Temperaturerhöhung; Hotspots befinden sich im Allgemeinen im oberen Bereich mit ungleichmäßiger Verteilung
Mehrteilige Ableiter zeigen einen anomalen Temperaturgradienten von oben nach unten

Mögliche Ursachen

Alterung der internen Varistoren → verschlechterte nichtlineare Kennlinien, erhöhte Verlustleistung, ungleichmäßige Spannungsverteilung
Eindringen von Feuchtigkeit im Inneren → erhöhter Oberflächenableitstrom → zusätzliche Erwärmung

Beurteilungsmethoden

Periodische Erkennung mit Infrarot-Wärmebildkamera; stabile Umgebungsbedingungen ohne starke Sonneneinstrahlung bevorzugen
Kombination mit historischen Temperaturkarten und Vergleich mit ähnlichen Anlagen
Interne Defekte nicht allein anhand eines einzelnen Infrarot-Ergebnisses beurteilen; für eine umfassende Beurteilung mit Offline-Tests kombinieren

Kriterien & Handlungsgrundsätze

Infrarot-Erkennungskriterien in drei Schweregraden:

Allgemeiner Defekt:

Temperaturdifferenz > 0,5 K
→ Maßnahme: Defekt registrieren, Überwachung verstärken

Schwerwiegender Defekt:

Temperaturdifferenz > 1 K
Temperaturdifferenz zwischen den Phasen > 1 K (als interne Anomalie beurteilt)
Relative Infrarot-Temperaturdifferenz ΔTmax ≥ 30 %
→ Maßnahme: Schwerwiegenden Defekt registrieren, an Leitstelle und Instandhaltung melden, Offline-Inspektion so schnell wie möglich veranlassen

Kritischer Defekt:

Lokale Temperaturerhöhung > 5 °C über Umgebungstemperatur
Temperaturdifferenz zu umgebender Ausrüstung > 10 °C
→ Maßnahme: Sofortige Demontage zur Inspektion; sofort an die Leitstelle melden, Außerbetriebnahme beantragen

Weitere Handlungsanforderungen:

Abnormale Erwärmung sofort an Leitstelle und Instandhaltung melden; bei Bedarf Offline-Inspektion beantragen
Ausreichenden Sicherheitsabstand beim Annähern an den Ableiter einhalten; Fernbeobachtung mit Infrarot priorisieren
Infrarot-Erkennungszyklus gemäß Betriebsvorschriften vor Ort und technischen Spezifikationen für die Infrarot-Erkennung

3. Äußere Isolations- und Sichtfehler

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Die äußere Isolierung ist die erste Verteidigungslinie gegen Umwelteinflüsse; Schäden beeinträchtigen direkt den sicheren Betrieb.

Fehlererscheinungen

Porzellangehäuse oder Verbundgehäuse: Risse, Brüche, Beschädigungen, fehlende Schirme, Spuren elektrischer Erosion
Oberfläche der äußeren Isolierung: Entladungsspuren, Funken, nachts sichtbare Entladungen
Schirme aus Silikonkautschuk: Beschädigungen, Verformungen, Alterungsrissbildung
Verschmutzungsüberschlag oder Eisüberschlag-Erscheinungen

Mögliche Ursachen

Schweres Wetter (Blitzschlag, Hagel, Eisansatz), das mechanische Schäden verursacht
Starke Oberflächenverschmutzung → ungleichmäßige Spannungsverteilung → lokale Entladung
Eisansatz oder Eiszapfenüberbrückung → verringerte Isolationsfestigkeit

Grundsätze der Fehlerbehandlung

Klassifiziert nach der Schwere der Risse:

Leichte Risse, keine Entladung: Mangel registrieren, Überwachung durch Inspektionen verstärken
Große Risse oder vorhandene Entladungen: sofort an die Leitstelle melden, Abschaltung und Austausch beantragen
Während eines Gewitters entdeckte Risse: Betrieb wenn möglich aufrechterhalten; nach Abzug des Gewitters behandeln

Weitere Anforderungen:

Wenn ein sofortiger Austausch nicht möglich ist: Farbe oder Epoxidharz als vorübergehende Feuchtigkeitsbarriere an den Rissen auftragen
Oberflächenverschmutzung umgehend reinigen; schwerer Überschlag → Abschaltung zur Behandlung beantragen
Sonderinspektion nach Eiswetter: Überprüfung der äußeren Isolierung auf Eisansatz und Eiszapfenüberbrückung
Bei Inspektionen Sicherheitsabstand einhalten

4. Explosion oder Bersten des Überspannungsableiters

Schwerste Fehlerform; oft begleitet vom Auslösen des Systemschutzes; erfordert Notfallbehandlung.

Fehlererscheinungen

Explosion des Ableiterkörpers, Rauch, Brand
Überwachungssystem meldet Schutzauslösung, Leistungsschalter-Auslösesignale
Äußere Isolierung benachbarter Geräte möglicherweise beschädigt

Mögliche Ursachen

Einpoliger Erdschluss in einem neutralungeerdeten System → Spannung der gesunden Phasen steigt über längere Zeit auf Leiterspannung → Überspannungsableiter dauerhaft überlastet → thermischer Durchschlag
Ferroresonanzüberspannung im System → Entladung des Ableiters verbrennt interne Elemente
Schlechte Löschleistung der Funkenstrecke → Wiederzündung nach dem Betrieb verbrennt die Ventilscheiben
Schlechte Abdichtung → Feuchtigkeit im Inneren → verschlechterte elektrische Eigenschaften → thermischer Durchschlag

Grundsätze der Fehlerbehandlung

Alarme und Schutzauslösungen des Überwachungssystems aufzeichnen; Geräteschäden vor Ort inspizieren
Wenn ein dauerhafter Erdschluss verursacht wurde: Verwendung des Trennschalters zum Entfernen des fehlerhaften Ableiters ist strengstens untersagt
Wenn kein dauerhafter Erdschluss vorliegt: Nach dem Gewitter den Trennschalter der fehlerhaften Phase öffnen, um den Ableiter zu entfernen und auszutauschen
Pulverisierende Explosion: Gleichzeitig die äußere Isolierung benachbarter Geräte auf Schäden überprüfen
Alle Arbeiten gemäß den Anweisungen der Leitstelle ausführen; eigenmächtige Handlungen sind strengstens untersagt

5. Interner Feuchtigkeitseintritt

Dichtungsversagen ist die Hauptursache für innere Feuchtigkeit; nach dem Eindringen von Feuchtigkeit verschlechtern sich die Isolationsleistung und die elektrischen Eigenschaften erheblich.

Fehlererscheinungen

Der Isolationswiderstand sinkt deutlich ab
Die Entladungsspannung bei Netzfrequenz nimmt ab
Der Leitungsstrom steigt signifikant an oder weist im Vergleich zu den vorherigen Werten einen deutlichen Anstieg auf
Der dielektrische Verlustfaktor tanδ steigt an (sollte < 0,05 sein)
Bei der Demontage: Kernisolierung braun-gelb gealtert, ölige Ablagerungen; Glasur auf der Seite der Ventilscheiben erscheint matt und verliert an Glanz

Mögliche Ursachen

Obere Anzugsmuttern lose, Dichtung gealtert/gerissen
Risse oder Lunker im Porzellangehäuse
Unteres Prüfloch nicht sicher verschweißt
Dichtmasse der Flanschverbindung unwirksam
Wasseransammlung am Boden → Feuchtigkeitseintritt

Grundsätze zur Fehlerbehebung

Gealterte Dichtungen ersetzen; sicherstellen, dass die Dichtungsstruktur bei der Wiederzusammensetzung korrekt sitzt
Untere Abdichtungslöcher sicher verschweißen; Porzellanrisse abdichten
Entwässerungslöcher hinzufügen, wenn Wasseransammlungen am Boden auftreten
Hochwertiges wasserdichtes Dichtmittel verwenden
Isolationsprüfung nach der Reparatur durchführen, um zu bestätigen, dass die Leistung den Standards entspricht

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6. Erdungs- und Verbindungsfehler

Die Zuverlässigkeit des Erdungssystems beeinflusst direkt die Wirksamkeit des Überspannungsableiterschutzes und die Personensicherheit.

Fehlererscheinungen

Erdungsableitung: Korrosion, Bruch, Lockerung, Ablösung
Leitungsverbindungen: Lockerung, Erwärmung, Verfärbung
Ableitung: gebrochene Litzen, zu straff oder zu locker
Feldsteuerungsring: Verschiebung, Verformung, Korrosion, Entladungsspuren

Grundsätze zur Fehlerbehebung

Verbindungsstellen: Schweißen oder Pressen verwenden; Umwickeln/Binden vermeiden
Überlappungslänge des Erdungsleiters: 2× Flachstahlbreite oder 6× Rundstahldurchmesser
Erdungsklemme zur Erdungsklemme der geschützten Anlage: kurze, gerade Verbindung → Erdungsspieß und -netz
Überspannungsableiter zum Haupterdungsnetz: möglichst kurze Ableitung; konzentrierte Erdung in der Nähe installieren
Erdungswiderstandsfreigabe gemäß den einschlägigen technischen Spezifikationen und Betriebsanweisungen (variiert je nach Spannungsebene, Anlagentyp und Stationsbedingungen)
Gebrochene oder abgelöste Leitungen sofort der Leitstelle melden; gemäß Verfahren behandeln

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7. Anormale Innengeräusche

Überspannungsableiter sollten bei normaler Netzfrequenzspannung keine anomalen Geräusche aufweisen; jedes anomale Geräusch deutet auf einen möglichen schwerwiegenden internen Defekt hin.

Fehlererscheinungen

Innere anomale Geräusche, Entladungsgeräusche oder unregelmäßige Geräusche
Ungewöhnliche Gerüche oder Brandgeruch von der Anlage

Mögliche Ursachen

Beschädigung interner Komponenten, Durchschlag der Ventilplatte oder innere Entladung

Grundsätze zur Fehlerbehandlung

Unverzüglich an die Leitstelle melden; Außerbetriebnahme gemäß Verfahren durchführen; Instandhaltung benachrichtigen
Bei Netzfrequenzspannung sollte im Inneren des Überspannungsableiters kein anomales Geräusch auftreten; das Auftreten deutet auf eine mögliche Beschädigung hin; Grundsatz: Weiterbetrieb ist nicht zulässig
Strengstens untersagt ist eine unbefugte Annäherung zur Inspektion

8. Anforderungen an die vorbeugende Instandhaltung

Inspektionsrundgang

Inspektionsart	Hauptinhalt
Routineinspektion	Überprüfung der Leiter, Verbindungen, Ringspannteiler, Porzellanisolatoren, Dichtungen, Erdungsabseile, Überwachungsgeräte, Ableitzähler
Sonderinspektion nach Gewitter	Überprüfung der Betriebsaufzeichnungen der Zähler, Oberflächenentladungs-/Überschlagsspuren, Leiterverbindungen
Nach Starkwind/Sandsturm	Überprüfung der Leiterverbindungen, Schwankungen des vertikalen Ableiters
Nebel-/Dunstwetter	Fokus auf Porzellanverschmutzung und Koronaentladung
Vereisungswetter	Überprüfung der Eisansätze an der äußeren Isolierung und der Überbrückung durch Eiszapfen
Starker Schneefall	Zeitnahe Beseitigung von Schneeansammlungen an Leitern und Eiszapfen

Kriterien für Anomalien des Entladungszählers:

Betrieb ohne Systemüberspannung: Systemaufzeichnungen prüfen, beurteilen, ob Fehlauslösung vorliegt
Häufige Auslösungen: Prüfen, ob der Überspannungsableiter eine anhaltende Anomalie aufweist
Keine Auslösung: Prüfen, ob der Zähler klemmt oder beschädigt ist
Innenraum des Zählers verbrannt/geschwärzt: Mangel registrieren, Zähler austauschen, Zustand des Ableiters prüfen

UV-Detektion:

UV-Kamera erkennt Teilentladungen an der äußeren Isolationsfläche; optimal bei Nacht oder in dunkler Umgebung
Anormale Entladung festgestellt: Kombination mit Infrarot- und Offline-Prüfungen für eine umfassende Beurteilung

Vorbeugende Prüfung

Prüfgegenstand	Zutreffende Bauart	Kriterien
Isolationswiderstand	≥ 35 kV Ableiter	Allgemein: < 2500 MΩ = anormal; Absorptionsverhältnis K = R60s/R15s < 1,3 = anormal. DFS-Typ usw. mit besonderen Anforderungen: gemäß technischer Dokumentation der Anlage
Leckstrom	FZ-Bauart	Leitstrom > 0,6 mA oder deutliche Zunahme gegenüber dem vorherigen Wert = anormal
Leckstrom	Andere Bauarten	Gemäß technischer Dokumentation der Anlage und Prüfverfahren
Referenzspannung	≥ 110 kV	Abfall > 10 % gegenüber dem Anfangs-/Sollwert; bei bestätigter Alterung → Stilllegung empfehlen
Abweichung der Gleichstrom-Referenzspannung	Alle Bauarten	Abweichung innerhalb von ±5 %
Referenzspannung	Alle Bauarten	Referenzspannungen bei Netzfrequenz und Gleichstrom gemäß technischen Produktbedingungen; zulässige Abweichung gegenüber den Herstellermesswerten gemäß den einschlägigen Normen
Dielektrischer Verlustfaktor	Alle Bauarten	tanδ < 0,05; steigt bei Feuchtigkeit signifikant an
Prüfintervall	Alle Bauarten	Gemäß den Betriebsverfahren vor Ort und den vorbeugenden Prüfverfahren

Infrarotdetektion

Spannungsebene	Inspektionszyklus
Alle Spannungsebenen	Gemäß den Betriebsanweisungen vor Ort und den technischen Spezifikationen für die Infrarotuntersuchung
Neu installiert & Wiedereinschaltung nach A/B-Revision	Gemäß den einschlägigen Verfahren innerhalb der festgelegten Frist für die Präzisionsmessung

Detektionshinweise:

Vorzugsweise bei klaren Nächten detektieren; Störungen durch Sonnenreflexion vermeiden
Datenanalyse: Längsschnittvergleich — Vergleich der Temperaturbild-Trends derselben Anlage über verschiedene Zeiträume
Interne Defekte nicht allein auf Grundlage eines einzelnen Infrarotergebnisses beurteilen; für eine umfassende Beurteilung mit Offline-Prüfungen kombinieren

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9. Grundlegender Fehlerbeurteilungsablauf

Bei Feststellung einer Anomalie zunächst beurteilen, ob die Sicherheit gefährdet ist:

Sicherheit gefährdet (z. B. Explosion, Brand, Geräusche interner Entladungen, Ableitstrom > 1,4×): Unmittelbar an die Leitwarte melden und Außerbetriebnahmemaßnahmen ergreifen
Sicherheit nicht gefährdet: Phänomen dokumentieren → Überwachungsdaten abgleichen → Sichtprüfung → Infrarotdetektion → Bei Bedarf Offline-Prüfung → Registrierung und Bearbeitung gemäß Fehlerstufe (Allgemein / Schwerwiegend / Kritisch)

Bearbeitet von: Noah

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Blitzableiter

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Häufige Fehler bei Überspannungsableitern, Ursachenanalyse und Grundsätze zur Fehlerbehebung

1. Ungewöhnlicher Ableitstrom

Fehlererscheinungen

Mögliche Ursachen

Beurteilungsmethoden

Kriterien & Handlungsgrundsätze

Anormale Warnung (Aufmerksamkeit erforderlich, wenn eine Bedingung eintritt):

Schwerwiegender Defekt:

Kritischer Defekt:

Absolutwertkriterien (für Offline-Tests):

Weitere Handlungsanforderungen:

2. Abnormale Körpererwärmung

Fehlererscheinungen

Mögliche Ursachen

Beurteilungsmethoden

Kriterien & Handlungsgrundsätze

Allgemeiner Defekt:

Schwerwiegender Defekt:

Kritischer Defekt:

Weitere Handlungsanforderungen:

3. Äußere Isolations- und Sichtfehler

Fehlererscheinungen

Mögliche Ursachen

Grundsätze der Fehlerbehandlung

Weitere Anforderungen:

4. Explosion oder Bersten des Überspannungsableiters

Fehlererscheinungen

Mögliche Ursachen

Grundsätze der Fehlerbehandlung

5. Interner Feuchtigkeitseintritt

Fehlererscheinungen

Mögliche Ursachen

Grundsätze zur Fehlerbehebung

6. Erdungs- und Verbindungsfehler

Fehlererscheinungen

Grundsätze zur Fehlerbehebung

7. Anormale Innengeräusche

Fehlererscheinungen

Mögliche Ursachen

Grundsätze zur Fehlerbehandlung

8. Anforderungen an die vorbeugende Instandhaltung

Inspektionsrundgang

Kriterien für Anomalien des Entladungszählers:

UV-Detektion:

Vorbeugende Prüfung

Infrarotdetektion

9. Grundlegender Fehlerbeurteilungsablauf

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