Aufbau und Inbetriebnahme eines Versuchsstands für Materialuntersuchung nach Q(t)-Methode

Design and commissioning of a test system for material testing using the Q(t) method

Masterarbeit

Hintergrund und Motivation

Aufgrund des steigenden Bedarfs an langen nationalen und internationalen Energieübertragungsstrecken sind viele Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Projekte (HGÜ) mit erdverlegten Kabeln geplant bzw. befinden sich bereits in der Bauphase. Die Zuverlässigkeit dieser Energiekabelanlagen ist fundamental für den Erfolg der Energieübertragung und die Netzstabilität. Während AC-Isolationssysteme bereits seit vielen Jahrzenten erfolgreich eingesetzt werden, sind DC-Isolationssysteme (wie z.B. Gleichstrom-Kabel) noch eine relativ neue Technologie, die neue Herausforderungen mit sich bringt. Materialuntersuchungen unter DC-Belastung sind daher Gegenstand der Forschung.

Eine wesentliche Eigenschaft von Isoliermaterialien ist deren elektrische Leitfähigkeit. Sie bestimmt die elektrische Feldverteilung bei Gleichspannung. Auch können sich Raumladungen im DC-Feld in Materialien ansammeln. Die Q(t)-Methode lässt, neben der Messung von DC-Permittivität, DC-Leitfähigkeit und DC-Leckstrom, auch quantitative Rückschlüsse auf die Akkumulation von Raumladungen zu.

Aufgabenstellung

Aufbau eines Q(t)-Messsystems für verschiedene Isolationsmaterialien:

  • Literaturrecherche und Einarbeitung
    Raumladungen und deren Modelle, Q(t)-Methode, bereits existierende Messsysteme für Raumladungen/Leitfähigkeit
  • Design und Aufbau eines Q(t) Messsystems
    elektrisches und mechanisches Konzept, Materialanforderungen, Entwurf und Herstellung von Platinen, Signalverarbeitung
  • Inbetriebnahme und Designverifikation
    Durchführung und Auswertung erster Messungen

Voraussetzungen

  • Interesse und Spaß an Kombination von Simulation und Messungen
  • Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
  • Fähigkeit zur Zusammenarbeit mit WiMi’s und Werkstattpersonal
  • Erfahrungen im Löten sind hilfreich