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Über das Teilentladungsverhalten von strombegrenzenden Hochspannungs-Hochleistungssicherungen

Printausgabe
EUR 19,00 EUR 18,05

E-Book
EUR 13,30

Über das Teilentladungsverhalten von strombegrenzenden Hochspannungs-Hochleistungssicherungen

Jürgen-Peter Gärtner (Autor)

Vorschau

Inhaltsverzeichnis, Datei (35 KB)
Leseprobe, Datei (300 KB)

ISBN-13 (Printausgabe) 3867273820
ISBN-13 (Printausgabe) 9783867273824
ISBN-13 (E-Book) 9783736923829
Sprache Deutsch
Seitenanzahl 138
Auflage 1
Band 0
Erscheinungsort Göttingen
Promotionsort Hannover
Erscheinungsdatum 01.10.2007
Allgemeine Einordnung Dissertation
Fachbereiche Elektrotechnik
Schlagwörter Hochspannungs-Hochleistungssicherungen, strombegrenzend, Teilentladungsverhalten.
Beschreibung

Die vorliegende Arbeit berichtet über das Teilentladungsverhalten von strombegrenzenden Hochspannungs-Hochleistungssicherungen kontinentaler Bauart. Neben der Ermittlung des TE-Verhaltens in Abhängigkeit von diversen Parametern und der Untersuchung ihrer Ursachen wurden verschiedene Möglichkeiten zur TE-Reduktion entwickelt und verglichen.
Die Bestimmung des TE-Verhaltens stützt sich auf bekannte Meßverfahren der TE-Diagnostik wie Impulsladungsbestimmung und phasenaufgelöste TE-Analyse (PRPDA). Die Messungen wurden in eigens entwickelten Prüfgefäßen (SiPK) durchgeführt, die es erlaubten, die Sicherungen definierten Prüfparametern auszusetzen. Die Prüfparameter waren Spannungshöhe, Stromstärke, Druck, Gasart, Temperatur, sowie Art und Feuchte des Löschmittels. Das Löschmittel ist der Hauptverursacher der TE in Sicherungen. In ihm spielen sich sowohl Volumen- als auch Oberflächenentladungsprozesse ab, weshalb das Ladungsspektrum von wenigen pC bis zu mehreren hundert nC reicht. Entsprechend schwankt auch die Impulsrate von wenigen Impulsen pro Sekunde bis zu mehreren hunderttausend. Die TE-Parameter (QTE, N) sind über der Prüfzeit (tmeß = 40 min) nicht konstant, sondern sinken in Abhängigkeit verschiedener Parameter. Die stärkste Absenkung wurde bei Strombelastung gefunden. Die Absenkung wird auf die Leitfähigkeit der Sandkornoberflächen und plasmachemische Prozesse wie Ozonbildung zurückgeführt. Die Auswirkungen der TE auf das Schaltverhalten waren bei den untersuchten Prüflingen selbst bei längerer Belastung gering, obwohl eine Erosion der Schmelzleiter festgestellt werden konnte.
Zur Verminderung der TE in Sicherungen wurden verschiedene Verfahren implementiert: Variation von Konstruktionsparametern mit Hilfe einer FEM-Simulation, kapazitive und resistive Feldsteuerung der Sicherung sowie der Sicherungskapselung, Variation der Löschmittelporosität und feuchte. Die stärkste TE-Reduktion konnte mit einer Imprägnierung des Löschmittels durch polymeres Siliziumdioxid erreicht werden, wodurch aber die zum Löschen erforderliche Porosität vollständig eliminiert wird. Aus wirtschaftlicher Sicht ist die Reduktion der Löschmittelporosität durch Verwendung bi oder multidisperser Löschmittelkörnungen am besten geeignet, da kaum Änderungen im Fertigungsprozeß der Sicherungen erforderlich sind und sich hohe Reduktionswerte erreichen lassen. Problematisch sind dabei der Einfluß auf das Schaltverhalten und die Segregation. Diese Effekte traten bei feldsteuernden Maßnahmen nicht auf. Die Feldsteuerung wurde mit Siliziumkarbid als leitfähiger Komponente realisiert, das in organische oder keramische Matrizen eingebunden war. Auch hier konnten hohe Reduktionswerte erreicht werden, allerdings erfordern Feldsteuerungen einen Mehraufwand in Konstruktion und Fertigung.