Evaluierung kritischer thermo-elektrischer Belastungen an HVDC Betriebsmitteln bei überlagerter Impulsspannungsbelastung bis zu 1 MV LI

Arbeitstyp nach Absprache, Masterarbeit, Bachelorarbeit

Die Prüfung von HVDC Betriebsmitteln erfordert eine ständige DC Belastung, damit sich Raumladungseffekte im Isolierstoff vollständig ausbilden. Aus diesem Grund werden Stoßspannungsprüfungen direkt auf die DC Spannung aufgeschaltet.

Die Effekte unter Gleichspannungsbelastung sind stark temperaturabhängig. Bei Belastung mit Nennstrom ändert sich demnach zusätzlich das Verhalten der Isolation. Aus diesem Grund werden die Belastungen ebenfalls unter einem Temperaturgradienten über der Isolation geprüft. Man spricht in diesem Zusammenhang vom thermo-elektrischen Verhalten.

Aktuell wird davon ausgegangen, dass Prüfungen an HVDC Betriebsmitteln ausreichend sind, wenn diese im kalten Zustand und im warmen Zustand durchgeführt werden. Damit sollen die kritischsten Zustände abgebildet werden. Gleichzeitig sollen in diesem Ansatz alle weiteren Zwischenzustände abgedeckt sein. Einen Beweis für diese Annahme gibt es bei gasisolierten Systemen jedoch nicht. So ist es durchaus denkbar, dass eine starke Homogenisierung entlang des Isolators im Falle einer überlagerten Prüfung früher zum Überschlag führt als bei einer inhomogenen Feldverteilung. Ersteres wäre während eines Zwischenzustands denkbar. Letzteres wäre bei einem hohen Temperaturgradienten der Fall. Praktisch kann dieser Zusammenhang nicht mithilfe von Simulationen untersucht werden. Der Zusammenhang soll daher in dieser Arbeit mithilfe von Überschlagsuntersuchungen an kommerziellen Isolatoren im Labor näher untersucht werden.

Anhand einer geeigneten Laboranordnung sollen für verschiedene Temperaturgradienten und verschiedene Isoliermaterialien überlagerte Impulsspannungsbelastungen durchgeführt werden. Die folgende Abbildung zeigt eine solche Laboranordnung.

Link zum Gesamt-Forschungsprojekt

Forschungsziel

Tiefere Untersuchung von HVDC Betriebsmitteln

Forschungsmethode

Laborprüfungen

Erwarteter Erkenntnisgewinn

Am Ende der Arbeit hat man einen Einblick in die Praxis der Elektrotechnik bekommen und ist in der Lage grundsätzliche Tätigkeiten im Elektro-Handwerk durchzuführen.