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Evaluation of conductivities and dielectric properties for highly stressed HVDC insulating materials
(2010)
Online Monitoring of Capacitance and Dissipation Factor Related to Ageing Research Results on OIP
(2009)
Untersuchung des Alterungsprozesses an den Öl-Papier-Grenzflächen in Transformator-Durchführungen
(2008)
Mit Hilfe kapazitiver Steuerung können Durchführungen hochspannungsführende Leiter durch geerdete Wände in Gebäuden oder Geräten führen. Bei zeitveränderlichen Belastungen (Stoß-, Wechselspannungen) wird die gewünschte Potentialaufteilung durch die Kapazitäten zwischen den leitfähigen Steuerbelägen erzwungen. Bei Gleichspannung ergibt sich eine resistive Steuerung, die bei homogener Leitfähigkeit des Isolierkörpers eine prinzipiell gleichartige Potentialaufteilung ergibt. Durchführungen sind jedoch thermisch hoch belastete Betriebsmittel, in denen starke Temperaturgradienten und in ihrer Folge starke Leitfähigkeitsgradienten entstehen, die zu einer erheblichen Verschiebung der Potentialverteilung führen können [1]. Für Design und Diagnose ist das Verständnis dieser bisher nur theoretisch erfassbaren Vorgänge von großer Bedeutung. Deshalb wurden für experimentelle Untersuchungen zwei identische Durchführungskörper hergestellt, die mit Temperaturfühlern für thermische Messungen bzw. mit Anzapfungen für die Erfassung von elektrischen Potentialen ausgerüstet wurden. Die identische Beheizung beider Leiterrohre erlaubt es, eine Korrelation gemessener thermischer und elektrischer Profile und Transienten herzustellen. Für rückwirkungsfreie Messung der Gleichspannungspotentiale wurde ein Rotationsvoltmeter benutzt. Die Untersuchungen bestätigen das theoretisch erwartete thermisch-elektrische Verhalten und sie zeigen, dass erhebliche transiente und stationäre elektrische Belastungen auftreten können, die im Zusammenhang mit thermischen Transienten und Belastungen gesehen werden müssen. Sie sind beim Design in Rechnung zu stellen und sie zeigen, dass die bei dielektrischen Diagnosemessungen erfassten Materialkenngrößen wichtige Aussagen über den elektrischen Belastungszustand der Durchführung liefern können.
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.