Ursachenanalyse eines frequenzbeständigen Ausfalls eines 35-kV-Vakuum-Leistungsschalters

Im November 2025 meldete ein kooperierender Kunde ein Problem mit einem Isolationsdurchschlag während eines routinemäßigen Netzfrequenzfestigkeitstests an einem Vakuum-Leistungsschalter ZW32-40.5 . Nach Erhalt des Feedbacks traf das technische Team von DGG Power vor Ort ein, um die Situation zu überprüfen, und führte später nach der Rücksendung der Geräte in unser Werk eine umfassende Ursachenuntersuchung durch.

In diesem Artikel werden die Fehlermechanismen, Diagnoseergebnisse, Korrekturmaßnahmen und Validierungstests zusammengefasst, die durchgeführt wurden, um eine langfristige Produktzuverlässigkeit sicherzustellen.

1. Hintergrund des Vorfalls

Der betroffene Leistungsschalter (Seriennr. 25090009) wurde im Oktober 2025 hergestellt. Am 5. November führte der Kunde einen Netzfrequenzfestigkeitstest am A-Phasen-Leistungsschalter durch. Während des Tests versagte die A-Phase am Vakuumspalt.

Um die Phasenkonsistenz zu überprüfen, führte unser Techniker vor Ort dielektrische Tests an den B-Phasen- und C-Phasen-Unterbrechern in der Testanlage des Kunden durch:

• Die C-Phase hat den 1-minütigen Spannungsfestigkeitstest bei 95 kV erfolgreich bestanden

• Die B-Phase löste das Testgerät bei 92,89 kV aus und löste 27,92 kV aus, was auf einen beim erneuten Anlegen der Spannung erneut bei vollständigen Zusammenbruch des Vakuumisolationspfads hinweist

Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass möglicherweise mehr als eine Phase eine Verschlechterung der Isolierung erlitten hat, was eine Analyse der Rücksendung ins Werk erforderlich machte.

2. Fehleranalyse nach der Demontage

Nach der Rückgabe des Hammers am 21. November führte unser Technikteam einen vollständigen Abriss durch.
Entgegen früherer Annahmen ereignete sich der Durchschlag nicht innerhalb der Vakuumschaltkammer.

Tatsächlicher Pannenort:

Der Fehler trat an der mit Harz gefüllten Schnittstelle zwischen der Vakuum-Schaltkammer und dem Epoxid-Isoliergehäuse auf , wie in den Inspektionsbildern gezeigt.

Der betroffene Leistungsschalter war ein Prototyp für ein Design mit „verbesserter Außenisolierung“. Um die Gefahr von Oberflächenkriechen in hochgelegenen Regionen zu verringern, wurde eine Harzverkapselung um den Vakuumunterbrecher angebracht.

Die Analyse ergab jedoch:

• In der Vergussmasse befanden sich Luftblasen

• Unter Überspannung der Netzfrequenz eine Konzentration des elektrischen Feldes bildete sich um die Hohlräume herum

• Wiederholte Widerstandstests führten zu Teilentladungen , die zu baumförmigen Mikrorissen führten

• Die fortschreitende Verschlechterung führte zum Ausfall der äußeren Isolierung

Um zu bestätigen, ob derselbe Mechanismus die A-Phase beeinflusst, wurde der Vakuumunterbrecher entfernt und überprüft.
Das Ergebnis stimmte mit dem Ausfall der B-Phase überein: Der Zusammenbruch erfolgte an der harzgefüllten Grenzfläche, nicht innerhalb des Vakuumspalts.

3. Von DGG Power umgesetzte Korrekturmaßnahmen

Um die Zuverlässigkeit langfristig zu gewährleisten und ein erneutes Auftreten zu verhindern, wurden folgende Maßnahmen umgesetzt:

1. Der betroffene Leistungsschalter wurde für den Kunden wieder zusammengebaut und vollständig ersetzt.

2. Zukünftige Produkte werden den zusätzlichen Harzverkapselungsprozess nicht mehr beinhalten.

3. Derzeit wird eine neue Generation vollständig feststoffisolierter Masten entwickelt , die optimierte Gussverfahren und Hohlraumbeseitigungstechniken zur Verbesserung der langfristigen dielektrischen Leistung nutzen.

Diese Maßnahmen verbessern die Produktkonsistenz und verbessern die Isolationszuverlässigkeit in verschiedenen Betriebsumgebungen.

4. Überprüfung des Widerstandstests nach dem Zusammenbau

Nach Korrekturarbeiten wurde der Leistungsschalter wiederholten Netzfrequenzfestigkeitstests mit drei unabhängigen Testplattformen unterzogen , um die Gültigkeit der Ergebnisse sicherzustellen:

a) DGG Power Switchgear Workshop – dielektrischer Widerstandstest bestanden.
b) DGG Power Instrument Transformer Division – dielektrischer Widerstandstest bestanden.
c) Drittanbieter von elektrischen Hochspannungsgeräten – dielektrischer Widerstandstest bestanden

Alle Tests bestätigten, dass der Leistungsschalter die erforderlichen Isolationsleistungsniveaus erfüllte und sogar übertraf.

Abschluss

Dieser Vorfall unterstreicht die Bedeutung einer strengen Kontrolle bei der Herstellung von Feststoffisolierungen, insbesondere bei Harzvergussprozessen, die in Mittelspannungs-Vakuumschaltanlagen eingesetzt werden. Während sich der Fehler auf eine Prototypenstruktur beschränkte, haben die gewonnenen Erkenntnisse direkt zur weiteren Optimierung der Isolationssysteme und der Produktzuverlässigkeit durch DGG Power beigetragen.

Durch die Verbesserung der Prozessstandards und die Beschleunigung der Entwicklung verbesserter feststoffisolierter Mastkonstruktionen ist DGG Power weiterhin bestrebt, sichere, langlebige und leistungsstarke 11–123-kV-Stromverteilungsgeräte für Versorgungsunternehmen, Industrieanwender und EPC-Auftragnehmer weltweit zu liefern.

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