Experimentelle Messungen zur Wirkung überlagerter Spannungsformen an Hochspannungs-Verbundisolatoren

Inhalt:
Entsprechend dem Netzentwicklungsplan sind bis zum Jahr 2030 vier Gleichstromtrassen mit einer Übertragungsleistung von 2 GW bzw. 4 GW zu errichten. Die Trassenplanung erfolgt abschnittsweise als Kabel- bzw. Freileitungssystem. Die Gleichstromfreileitungsabschnitte werden in Deutschland vorzugsweise als Hybrid-Freileitungssystem zusammen mit Drehstromsystemen auf einem gemeinsamen Mast geführt. Treten Fehler in einem dieser Systeme oder zwischen den Systemen auf, ist es zur Sicherstellung der Netzstabilität erforderlich, neben einer optimalen Lastflussteuerung eine schnelle Fehlerklärung herbeizuführen. Ein Fehler in einem System kann sich als überlagerte Gleich- und Wechselspannung auf das jeweils andere System und damit auf das Betriebsverhalten der Freileitung insgesamt auswirken. In diesem Beitrag wird die Beanspruchung der Isolierstrecken, insbesondere der Grenzflächen der Isolatoren bei zusammengesetzten Spannungen behandelt. Die Art, Höhe und Verteilung der resultierenden Ströme über die Oberfläche des Isolators charakterisieren das Isoliervermögen und ermöglichen Aussagen zur elektrischen Festigkeit der Isolierstrecke. Die hier vorgestellten experimentellen Untersuchungen zur Höhe und zeitlichen Veränderung der Oberflächenströme an Modellisolatoren dienen dem Verständnis zeitveränderlicher Prozesse auf der Oberfläche von Isolatoren, die einen unterschiedlichen Verschmutzungsgrad aufweisen (Fremdschichtverhalten). Die Amplituden der sich überlagernden Gleichund Wechselspannung werden systematisch variiert. Ansätze zur Modellbildung dieser Vorgänge mit FEM werden vorgestellt.