Untersuchungen zur Teilentladungsresistenz von Epoxidharzen mit nanoskaligen SiO2-Füllstoffen

Abstract:
In elektrischen Isoliersystemen haben sich SiO2-gefüllte Epoxidharze (EP) mit Partikelgrößen im µm-Bereich im praktischen Einsatz bewährt. Nachdem die großserientechnische Herstellung von nanoskaligen SiO2-Füllstoffen und deren homogenes Einbringen ohne Agglomerationen während des Verguss- und Aushärteprozesses in EP beherrscht werden, steht nun ein alternativer Isolierstoff zur Verfügung. Hier ist die Frage von nachweislichen Veränderungen der Volumen– und Oberflächeneigenschaften in Folge der Nanofüllstoffe zu klären. Durch den erhöhten inneren Grenzflächenanteil sind Änderungen der Volumeneigenschaften zu vermuten, von denen an anderer Stelle berichtet werden wird. Im Folgenden wird die Resistenz des nanoskalig gefüllten EPs gegenüber Teilentladungen (TE) an der Oberfläche in vergleichenden Untersuchungen mit un- und mikroskalig gefüllten EPs vorgestellt. Dafür werden plattenförmige Prüfkörper in Dauerversuchen in gleichen Prüfaufbauten mit äußeren TEs einer Stärke von 30 nC ausgesetzt und die eingebrachten TE-Energien bestimmt. Die erosiven Prozesse an der Oberfläche werden anhand von mikroskopischen Untersuchungen bewertet. Nach diesen Untersuchungen ergibt sich eine signifikante Erhöhung der TE-Resistenz von nanoskalig gefülltem EP im Vergleich zum mikroskaligen und erst recht zum ungefüllten EP. Abschließend erfolgt der Versuch einer physikalischen Begründung dieses Effektes.