Betriebsverhalten von kapazitiv gesteuerten, folienisolierten Hochspannungsdurchführungen unter Gleichspannung und thermischer Belastung

Inhalt:
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit den Auswirkungen der Umstellung von AC- auf DC-Technik für Hochspannungsdurchführungen als erkannte Schwachstellen der HGÜ. Während im Bereich der AC-Technik für Hochspannungsdurchführungen für verschiedene Konstruktionen und Materialien ausreichende Erfahrungen vorliegen, sind im Bereich der DC-Technik, insbesondere im Bereich der Nicht-Öl-Technologien, noch Fragestellungen im Bereich polarisierender und hochohmiger Werkstoffe offen. Im Fokus der Arbeit stehen deshalb kapazitiv gesteuerte SF6-folienisolierte (Polyethylenterephthalat) Hochspannungsdurchführungen. Von besonderem Interesse ist hierbei der Übergangsprozess von der kapazitiv dominierten Feldsteuerung, die nur geringfügig Temperatureinflüssen unterliegt hin zu den stark temperaturabhängigen Feldverteilungen im durch das elektrische Strömungsfeld dominierten Gleichspannungsfall. Diese Übergangsprozesse wurden durch Polarisations- und Depolarisationsstrommessungen an Folienproben untersucht. Die so gewonnen Ergebnisse wurden als gesteuerte Stromquellen abgebildet und auf eine reale Durchführung skaliert. Um auch den Einfluss von inhomogenen Feldanteilen berücksichtigen zu können wurden in einem weiteren Schritt die Ergebnisse der zeitabhängigen Polarisationsvorgänge in das finite Feldberechnungsprogramm COMSOL implementiert. Zur Verifikation der Ergebnisse wurde der Innenleiter einer für geringere Spannungen (170 kV) herabskalierten Durchführung beheizt, das Temperaturprofil der Durchführung gemessen und die Potentialverteilung im Inneren der Durchführung durch Spannungsmessungen an angezapften Steuerstreifen ermittelt. Hierbei konnten gute Übereinstimmungen mit den aus den Materialproben gewonnenen Ergebnissen erzielt werden. Parallel dazu sind Messungen an einer Originaldurchführung für Höchstspannungen durchgeführt worden. Die Ergebnisse mit unterschiedlichen Prüfbeanspruchungen, wie DC-Belastung mit überlagertem Blitzstoß werden vorgestellt. Weiterhin werden Langzeitprüfungen von mindestens einem Jahr mit diesem Typ von Durchführung durchgeführt, jedoch liegen dazu noch keine Ergebnisse vor.