TY - CHAP A1 - Wirth, Isabell A1 - Reumann, Andreas A1 - Zink, Markus H. A1 - Küchler, Andreas A1 - Langens, Achim A1 - Schnitzler, Tim T1 - Messung elektrischer und thermischer Transienten an Hochspannungsgleichstromdurchführungen T2 - Highvolt Kolloquium, Dresden, 2015 (Poster) Y1 - 2015 ER - TY - CHAP A1 - Küchler, Andreas A1 - Wirth, Isabell A1 - Reumann, Andreas A1 - Zink, Markus H. A1 - Schnitzler, Tim A1 - Langens, Achim A1 - Berger, Frank T1 - Steady-state and Transient Electrical Potential Distributions in HVDC Bushings Measured under Different Thermal Conditions T2 - 19th International Symposium on High Voltage Engineering N2 - High voltage DC (HVDC) applications become more and more important and the voltage level for energy transportation increases steadily. Hence the design of the DC insulation systems becomes more and more difficult. The difference between HVDC and HVAC insulation systems is that in HVAC the electrical field is distributed according to the permittivities of the materials. Permittivity is only weakly dependent on temperature, so there is no significant difference between the electrical field distribution at room temperature and operating temperature of the insulation system. In HVDC however the electrical field is distributed according to the conductivities of the insulation materials whereas the conductivity is strongly dependent on temperature. This can lead to completely different field distributions at varying temperatures. The investigations presented here show simulation results of HVDC bushing cores in comparison with measurements on those test objects. Simulations and measurements were performed both for temperature distributions and electric potentials of the grading layers in the bushing at DC voltage. For the first time, it was shown by experiment that the FEM simulation can reproduce real DC field distributions very well. It was also shown, that there is a strong influence of temperature gradients or temperature transients on transient and steady-state electrical potential distribution inside the insulation. Y1 - 2015 CY - Pilsen, Czech Repbulic ER - TY - CHAP A1 - Wirth, Isabell A1 - Reumann, Andreas A1 - Küchler, Andreas A1 - Schnitzler, Tim A1 - Langens, Achim A1 - Berger, Frank A1 - Zink, Markus H. T1 - Steady-state and Transient Electrical Potential Distribution in HVDC Bushings Measured under Different Thermal Conditions T2 - 19th International Symposium on High Voltage Engineering Y1 - 2015 CY - Pilsen, Czech Republic ER - TY - CHAP A1 - Wirth, Isabell A1 - Sturm, Sebastian A1 - Küchler, Andreas A1 - Zink, Markus H. A1 - Berger, Frank A1 - Schnitzler, Tim T1 - Berücksichtigung von Leitungs- und Polarisationsmechanismen in transienten FEM-Simulationen von HGÜ-Isoliersystemen T2 - VDE-Hochspannungstechnik 2018, Berlin N2 - The calculation of electrical field distributions in insulation systems for high voltage direct current (HVDC) transmission using the finite element method (FEM) usually only considers the dielectric properties in the form of permittivities and conductivities. Due to not sufficiently well simulated transient processes, state of the art is considering the polarization processes by equivalent network models. The application and implementation of polarization mechanisms in a FEM soft- ware closes this gap and allows calculating the electric field distribution more precisely. An implementation of additional differential equations, according to the RC-network model, describing the field dependent polarization mechanisms, are complementing the displacement and conduction current. Material equations and their parameters are determined by measuring the polarization and depolarization currents (PDC). These equations are necessary for both the RC-network models and the differential equations for the FEM. They can be adapted to the actual temperatures in the insulation system. Hence, the necessarily multidimensional electric field calculations of complex insulation systems with stationary or transient temperature-gradients are possible. The described calculation method is verified by reactionless fieldmill voltmeter measurements of transient voltage profiles at the grading foils of modified high voltage DC-bushings. A better accuracy is achieved for the simulation of transient and stationary potential distributions. N2 - Bei der Berechnung elektrischer Feldverteilungen in Isoliersystemen für die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) mit Hilfe der Finiten Elemente Methode (FEM) werden die dielektrischen Eigenschaften bisher meist in Form von Permittivitäten und Leitfähigkeiten berücksichtigt. Da die transienten Verläufe nicht ausreichend genau abgebildet werden, ist Stand der Technik die Polarisationsvorgänge exakter durch Netzwerkmodelle nachzubilden. Durch Implementierung von Polarisationsmechanismen in einem FEM-Programm wurde diese Lücke geschlossen und es können nun elektrische Feldverteilungen vor allem im transienten Zustand wesentlich präziser berechnet werden. In Analogie zum RC-Netzwerkmodell werden hierfür zusätzlich zu den Gleichungen, die die feldabhängigen Verschiebungs- und Leitungsströme beschreiben, weitere Differentialgleichungen eingesetzt, welche die ebenfalls feldabhängigen Polarisationsströme abbilden. Die Materialfunktionen und ihre Parameter werden durch Messung von Polarisations- und Depolarisationsströmen (PDC) ermittelt. Diese Gleichungen werden sowohl für die RC-Netzwerkmodelle als auch für die Aufstellung der Differentialgleichungen für die FEM benötigt. Sie können unmittelbar auf die am jeweiligen Ort im Isoliersystem herrschende Temperatur umgerechnet werden. Somit sind transiente elektrische Feldberechnungen auch für komplexe Isoliersysteme möglich, die sich nur durch mehrdimensionale FEM-Modelle abbilden lassen und in denen oftmals stationäre oder transiente Temperaturgradienten vorliegen. Das beschriebene Berechnungsverfahren wird durch die rückwirkungsfreie Messung transienter Potentialverläufe an den Steuerbelägen von entsprechend modifizierten kondensatorgesteuerten Hochspannungsdurchführungen verifiziert. Dabei kann eine höhere Übereinstimmung der transienten und stationären Potentialverläufe zwischen Simulation und Messung erzielt werden. Y1 - 2018 UR - https://ieeexplore.ieee.org/stamp/stamp.jsp?arnumber=8576769 ER - TY - CHAP A1 - Wirth, Isabell A1 - Reumann, Andreas A1 - Küchler, Andreas A1 - Zink, Markus H. A1 - Berger, Frank A1 - Langens, Achim A1 - Schnitzler, Tim A1 - Heil, B. T1 - Measurement and simulation of transient field stresses and impacts on advanced insulation design and new test procedures for HVDC components T2 - Cigre-Konferenz, Paris Y1 - 2020 ER -