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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)
Online-monitoring of Capacity and Dissipation Factor of High Voltage Bushings at Service Temperature
(2007)
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.
FEM model for describing the dielectric behavior of oil-impregnated pressboard under DC stresses
(2015)
According to the worldwide growing demand for electric energy, it is necessary to construct safe and efficient power systems. HVDC (high voltage direct current) applications become more and more important due to larger distances for the energy transportation and the increasing demand for reactive power transportation. Appropriate insulation materials, i.e. mineral oil and pressboard, are widely used in HVDC components, mainly in power transformers though the knowledge about dielectric behavior of oil-impregnated pressboard under DC stresses in time domain is not sufficient. In this paper, a Finite Element Method (FEM) model is presented to describe the electrical conduction behavior of the material by separate consideration of mineral oil and pressboard. With this model the electric potential distribution under DC stress was simulated to analyze polarization and electrical conduction. The model parameters volume ratio as well as angle variations of FEM model are investigated and their influences on the current through the model are evaluated. Furthermore, geometrical and physical parameters are estimated and the results are compared to currents that are measured on oil-impregnated pressboard samples in time domain.