Leitfähig eingestellte Isoliersysteme für Hochfeldbeanspruchung in gasisolierten Anlagen bei Gleichspannungsbelastung

Inhalt:
Der Einfluss von hochohmigen Isolatorbeschichtungen und mikrovaristorgefüllten Isolierstoffen für den Einsatz bei Hochfeldbeanspruchungen in gasisolierten Anlagen unter Gleichspannungsbelastung wird untersucht. Anhand von Simulationen wird gezeigt, dass mit zunehmender Oberflächenleitfähigkeit eines Isolators der Abbau von Oberflächenladungen auf Isolierstoffoberflächen beschleunigt werden kann. Auch der Übergang von einer anfänglichen kapazitiven Feldverteilung beim Zuschalten einer Gleichspannung zu einer stationären resistiven Feldverteilung erfolgt mit zunehmender Oberflächenleitfähigkeit schneller. Bei dominierender Oberflächenleitfähigkeit stellt sich eine nahezu lineare Verteilung des Oberflächenpotentials entlang der Oberfläche eines zylindrischen Isolators ein. Die Simulationsergebnisse können durch Messungen des Oberflächenpotentials an unbeschichteten und hochohmig beschichteten Epoxidharzisolatoren mit Hilfe eines elektrostatischen Voltmeters bestätigt werden. Durch den Einsatz von mikrovaristorgefüllten Isolierstoffen mit nichtlinearer Volumenleitfähigkeit kann der Abbau von Oberflächenladungen ebenfalls beschleunigt werden. Messungen an verschiedenen Werkstoffproben zeigen, dass die Umgebungsbedingungen einen starken Einfluss auf die Leitfähigkeit der verwendeten Werkstoffe haben können. Bei mikrovaristorgefüllten Polymeren ist insbesondere die Temperaturabhängigkeit der E-J Kennlinie dominant. Die Temperaturabhängigkeit hängt von der Partikelgröße der Mikrovaristoren sowie der thermischen Ausdehnung des verwendeten Polymers ab. Sie muss bei der Auslegung derartiger Isolatoren berücksichtigt werden.