Beurteilung der Alterungsbeständigkeit der inneren mikroskopischen Grenzflächen von GFK-Stäben für Verbundisolatoren

Abstract:
Der glasfaserverstärkte Kunststoffstab (GFK-Stab), der den Kern von Verbundisolatoren in Freiluftleitungen und -anlagen bildet, besteht hauptsächlich aus zwei zusammengefügten Komponenten: Glasfasern und Harzmatrix. Die Verbindung der beiden Materialien stellt "innere" mikroskopische Grenzflächen dar, welche die Materialeigenschaften des Gesamtgefüges und damit die Langzeitalterungsbeständigkeit maßgeblich beeinflussen. Eine unzureichende Qualität der Grenzflächengestaltung führt schnell zu beschleunigten Alterungsprozessen, die durch Feuchtigkeitsangriff, Teilentladungen (TE) und mechanische Beanspruchungen verursacht werden. Weiterhin ist die Hydrolysebeständigkeit des Matrixmaterials von großem Einfluss auf die Alterungsbeständigkeit. Die Verfahren zur Beurteilung der Qualität und Langzeit-Beständigkeit sind durch Normprüfungen bisher nicht ausreichend repräsentiert und erfordern weitere Entwicklungen sowie Standardisierungen in den Gebieten "Material", "Grenzflächen" und dafür geeignete "Diagnoseverfahren". Dieser Beitrag behandelt grundsätzliche Untersuchungen zur Entwicklung von Diagnose-Methoden, die eine Zustandsbeurteilung und Qualitätssicherung von GFK-Stäben (Kernen) erlauben. Dazu werden die speziell präparierten Prüfkörper künstlich durch Wasserlagerung gealtert. Zu festgelegten Zeitpunkten werden die Messungen der unterschiedlichen Parameter durchgeführt. Durch zerstörungsfreie dielektrische Messungen werden die Permittivität und der Verlustfaktor erfasst. Weiterhin werden die Durchschlagsfeldstärken und Glasübergangstemperaturen (DSC) zu den jeweiligen Wasserlagerungszeiten ermittelt. Die Messung der Teilentladungen soll zusätzliche Informationen über die Art der Fehlstelle bzw. den Mechanismus der Alterung geben.