DC-Eigenschaften von Polyvinylidenflourid (PVDF)

Abstract:
Bei HVDC-Konvertern kommen zur Isolation auch neuere Materialien, wie zum Beispiel Polyvinylidenflourid (PVDF) zum Einsatz. Bisher werden bei der Auslegung von Isolatoren in diesen Anlagen Regeln angewendet, die relativ große Sicherheitsabstände ergeben. Daher stellt sich die Frage, ob die aus der Wechselspannungstechnik abgeleiteten Sicherheitsabstände auch bei DC oder Mischbeanspruchung in gleicher Weise anzuwenden sind. Die Frage ist nicht zu beantworten, ohne entsprechende Materialuntersuchungen, z.B. für das eingesetzte PVDF, durchgeführt zu haben. Dieses Material wird auch deswegen eingesetzt, weil es eine extrem hohe Kriechstromfestigkeit gemäß VDE 0303-11 aufweist. Die in dieser Norm beschriebenen Untersuchungen werden jedoch mit AC durchgeführt. In diesem Beitrag wird über durchgeführte Untersuchungen berichtet. Darin werden Ergebnisse von Oberflächen- und Volumenstrommessungen unter definierten Umgebungsbedingungen erläutert. Es hat sich dabei gezeigt, dass lange Messzeiten notwendig waren. Die Beschreibung der Polarisation mit den Ansätzen von Curie-von Schweidler lassen sich hier nur bedingt anwenden. Einen großen Raum der Untersuchungen hat die Analyse von Oberflächenladungen eingenommen. Daraus entstehen stark nichtlineare Potenzialverläufe längs eines gedachten Isolators. Der durch Simulation und Messung erhaltene Verlauf erinnert stark an den klassischen Wechselspannungspotenzialverlauf an einem Kettenleiter mit Längs- und Querkapazitäten.