@phdthesis{Wirth, author = {Wirth, Isabell}, title = {Ber{\"u}cksichtigung dielektrischer Materialeigenschaften in der Finiten-Elemente-Simulation von HG{\"U}-Isoliersystemen}, series = {Ilmenauer Beitr{\"a}ge zur elektrischen Energiesystem-, Ger{\"a}te- und Anlagentechnik}, journal = {Ilmenauer Beitr{\"a}ge zur elektrischen Energiesystem-, Ger{\"a}te- und Anlagentechnik}, number = {26}, publisher = {Universit{\"a}tsverlag Ilmenau}, address = {Ilmenau}, isbn = {978-3-86360-215-4}, doi = {10.22032/dbt.41185}, pages = {136}, abstract = {Verbrauchsfern erzeugter Strom aus regenerativen Energien kann {\"u}ber große Distanzen am wirtschaftlichsten mittels der Hochspannungsgleichstrom{\"u}bertragung (HG{\"U}) transportiert werden. Die HG{\"U} f{\"u}hrt zu einer ver{\"a}nderten elektrischen Belastung der Hochspannungskomponenten. Transiente {\"U}bergangsvorg{\"a}nge bestimmen die elektrischen Feldverteilungen. Bei der Berechnung elektrischer Feldverteilungen in Isoliersystemen f{\"u}r die Hochspannungsgleichstrom{\"u}bertragung (HG{\"U}) mit Hilfe der Finiten-Elemente-Methode (FEM) wurden die dielektrischen Eigenschaften bisher in Form von Permittivit{\"a}ten und parameterabh{\"a}ngigen Leitf{\"a}higkeiten ber{\"u}cksichtigt. Langsame Polarisationsvorg{\"a}nge werden dabei nicht ber{\"u}cksichtigt. F{\"u}r die Berechnung komplexer Isoliersysteme durch die FEM ist deshalb die Beschreibung der langsamen Polarisationsvorg{\"a}nge im Isolierstoff durch Differentialgleichungen w{\"u}nschenswert, die direkt in die FEM einbezogen werden und mit denen je nach Bedarf sowohl einzelne Polarisationsmechanismen als auch ihre {\"U}berlagerungen ber{\"u}cksichtigt werden k{\"o}nnen. In dieser Arbeit werden hierf{\"u}r auf Basis des bekannten Debye-Ansatzes, und in Analogie zum Netzwerkmodell, zus{\"a}tzlich zu den Gleichungen, die Verschiebungs- und Leitungsstr{\"o}me beschreiben, weitere Differentialgleichungen direkt in die FEM einbezogen, welche die feld- und temperaturabh{\"a}ngigen Polarisationsstr{\"o}me individuell abbilden. Die Materialfunktionen und ihre Parameter werden durch Messung von Polarisations- und Depolarisationsstr{\"o}men (PDC) ermittelt. Durch die Implementierung von beliebigen Polarisationsmechanismen in einem FEM-Programm wurde eine L{\"u}cke der Berechnungsm{\"o}glichkeiten von komplexen, auch dreidimensionalen Isoliersystemen geschlossen, in denen oftmals station{\"a}re oder transiente Temperaturgradienten vorliegen und in denen sich transiente elektrische Feldverteilungen ausbilden. Zur Verifizierung des beschriebenen Berechnungsverfahrens werden transiente Potentialverl{\"a}ufe an den Steuerbel{\"a}gen von entsprechend modifizierten Hochspannungsdurchf{\"u}hrungen unter Gleich- und Umpolspannungen sowie unter thermischen Gradienten gemessen. Dabei kann eine bisher nicht erreichte {\"U}bereinstimmung der transienten und station{\"a}ren Potentialverl{\"a}ufe zwischen FEM-Simulation und Messung erzielt werden. Auswirkungen auf Pr{\"u}f- und Belastungsszenarien werden anhand von Simulationen diskutiert.}, subject = {Hochspannungsgleichstrom{\"u}bertragung}, language = {de} }