Ermittlung des Anpressdrucks von Silikonisolierungen und dessen Einfluss auf das Isoliervermögen von Grenzflächen

Inhalt:
Elektrische Grenzflächen sind gewöhnlich die Schwachstelle an elektrischen Isoliersystemen. Die Qualität und Lebensdauer solcher Grenzflächen hängen stark von dem Anpressdruck des umgebenden Isoliermaterials auf die Grenzfläche ab. In diesem Beitrag wird dieser Zusammenhang systematisch an einer Isolieranordnung untersucht, welche aus einem kunststoffisolierten Kabel und einer silikonisolierten Muffe besteht. Anfangs werden dafür die theoretischen Grundlagen mittels mathematischer Modelle erstellt, welche es ermöglichen die Anpressdrücke an solchen Grenzflächen zu berechnen. Durch den Einsatz von realen Abmessungen, die direkt vom Prüfobjekt abgenommen wurden, lässt sich ein Vergleich der unterschiedlichen Modelle durchführen. Dabei ergibt sich, dass die mathematische Berechnung mittels Kesselformel bei radialsymmetrischen dickwandigen Isolieranordnungen signifikante Fehler verursacht und deshalb nicht in allen Fällen angewandt werden kann. Das aus den Untersuchungen erstellte mathematische Modell stützt sich auf die Lösung der mechanischen Differentialgleichungen, welche das elastische Verhalten von homogenen Materialien beschreiben. Dieses Modell wird mit Anpressdruckmessungen an einer zylindrischen Isolieranordnung überprüft und verifiziert. Im nächsten Schritt werden an identischen Prüfmustern die Auswirkungen des Anpressdruckes auf das Durchschlagverhalten an zylindrischen Isolieranordnungen bei Wechselspannung von 50 Hz ermittelt und ausgewertet. Mit Hilfe der gewonnen Ergebnisse aus Druckmessung und elektrischen Durchschlagsversuchen kann ein relativer Vergleich mit den mathematischen Modellen durchgeführt werden. Aufgrund der gewonnenen Erkenntnisse besteht nun die Möglichkeit den Zusammenhang zwischen Anpressdruck und Durchschlagverhalten bei dickwandigen Isolieranwendungen aus Silikonelastomer zu beschreiben.