System zur Hochspannungserzeugung, -steuerung und -messung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Forschungsprojekt „Grundsatzuntersuchungen an geschichteten Isolierstoffen bezüglich ihres Teilentladungs- und Gleitentladungsverhaltens mit dem Ziel der Identifizierung und Beeinflussung der ausschlaggebenden Parameter“, Laufzeit 2007-2010, gefördert von der Röchling Stiftung in Mannheim In Leistungstransformatoren der elektrischen Energieversorgung werden Isoliersysteme eingesetzt, die aus Ölstrecken und festen Isolierstoffen aufgebaut sind. Für Leiterisolierungen wählt man Papiere oder Nomex. Für Isolierzylinder bzw. Winkelringe wird Pressspan eingesetzt, während für Druckringe, Halterungen, Abstandsklötze etc. Blockspan bzw. Kunstharzpressholz (KP-Holz) verwendet wird. Um bei höheren Spannungen Teilentladungen zu vermeiden, kommen ausschließlich mit Öl imprägnierbare Werkstoffe in Frage. Die Grenzflächen zwischen den einzelnen Schichten dieser Materialien führen dabei zu einem begrenzten dielektrischen Verhalten. Durch dieses Forschungsprojekt wurde das Verhalten geschichteter Isolierwerkstoffe in Transformatoren weiter erforscht. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf der Identifikation der Einflussparameter, wie z.B. der Zellulosefaserrichtung, der Klebeschicht oder der Materialverdichtung auf das dielektrische Verhalten. Das gesamte Vorhaben gliederte sich in drei Abschnitte. Im ersten Abschnitt war die Zielsetzung, die elektrischen Felder an den Grenzschichten detailliert in einer Computersimulation zu berechnen und damit zahlreiche Materialvarianten auf ihre Wirkungen hin zu überprüfen. In dem zweiten und dritten Abschnitt wurden die aus dem ersten Abschnitt als erfolgversprechend eingestuften Varianten möglichst realitätsnah im Hochspannungsversuch überprüft und ausgewertet. Forschungsprojekt „Untersuchung langer Isolierstrecken in geschichteten ölimprägnierten Isolierstoffen“, Laufzeit 2012-2014, gefördert von der Röchling Stiftung in Mannheim In Leistungstransformatoren der elektrischen Energieversorgung werden Isoliersysteme eingesetzt, die aus Ölstrecken und festen Isolierstoffen aufgebaut sind. Für Leiterisolierungen wählt man Papiere oder Nomex. Für Isolierzylinder bzw. Winkelringe wird Pressspan eingesetzt, während für Druckringe, Halterungen, Abstandsklötze etc. Blockspan bzw. Kunstharzpressholz (KP-Holz) verwendet wird. Um bei höheren Spannungen Teilentladungen zu vermeiden, kommen ausschließlich mit Öl imprägnierbare Werkstoffe in Frage. Im Fall der Druckringe werden zur Erreichung der mechanischen Festigkeiten geschichtet aufgebaute Materialien wie Blockspan und Kunstharzpressholz verwendet. Im Bereich der Hochspannungsausleitung aus der Wicklung treten am und im Druckring hohe elektrische Feldstärken auf. Die Isolierstrecke von der Hochspannungsausleitung bis zur Erde ist relativ groß und wird inhomogen beansprucht. Solche Isolierstrecken treten in allen Hochspannungsleistungstransformatoren auf und sind im Detail bisher weitgehend unerforscht. Durch dieses Forschungsprojekt soll das Verhalten der vorher beschriebenen langen Isolierstrecken in Kunstharzpressholz und an der Grenzfläche von Kunstharzpressholz zum umgebenden Isolieröl genauer untersucht werden. Durch die detaillierte Kenntnis der verschiedenen Einflussparameter auf das Durchschlag- und Gleitentladungsverhalten langer Isolierstrecken können Material- oder Auslegungsoptimierungen vorgenommen werden. Zur Erreichung des Zieles wurde eine Versuchsanordnung konstruiert und die elektrischen Felder simuliert. Dabei müssen die elektrischen Feldbeanspruchungen in der Versuchsanordnung möglichst genau denen in realen Transformatoren entsprechen, d.h. die Elektroden und die Materialgeometrie müssen genau aufeinander abgestimmt sein. Der neu entwickelte Versuchsaufbau kann teilentladungsfrei mit einer Wechselspannung bis zu 400 kV betrieben werden. Um statistisch gesicherte Aussagen machen zu können, wurden eine große Anzahl von Prüflingen in jeder gewählten Variante geprüft.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Partial Discharge Performance of Solid Insulation in Liquid-Immersed Insulation Systems. CIGRE International Colloquium Transformer Research and Asset Management, Dubrovnik, Croatia, 16.-18. Mai 2012
Bittner M., Buckow E., Havekost M., Kröger M., Szewczyk R.
- The Anisotropic Dielectric Constant of Oil-Impregnated, Laminated Compressed Wood and the Effect on the Electric Field Distribution. IEEE Electrical Insulation Magazine Volume 28 Number 6, Nov./Dec. 2012
Bittner M., Buckow E., Geers H.-J., Havekost M., Kröger M.
