Auslegung von vollisolierten, berührungssicheren Stromschienen und Durchführungen als Lösung von Grenzflächenproblemen

Inhalt:
Vollisolierte, gesteuerte Stromschienen und Durchführungen haben ein sehr ähnliches Funktionsprinzip. Beide basieren auf einer kapazitiven Feldsteuerung. Schienen sind im Bereich geringerer Spannungen und hoher Ströme zu finden und Durchführungen dominieren in der Region hoher Spannungen. In beiden Fällen besteht die Aufgabe, elektrische Energie isoliert durch einen Bereich fremder Potentiale zu transportieren. Die Funktion erfordert einerseits die Beherrschung von inneren Grenzschichten zwischen dem Leiter und dem Dielektrikum bzw. der Potentialsteuerung. Andererseits stellt das Interface zum umgebenden Medium hinsichtlich Klima, Verschmutzung und Feldbeeinflussung hohe Anforderungen, welche innerhalb der Designphase berücksichtigt werden müssen. Innere Grenzflächen zwischen Metall und Epoxidharzverbund (RIP) zeichnen sich durch eine dauerhaft hohe elektrische Festigkeit aus und sind hinsichtlich ihrer Eigenschaften im Normalzustand unverändert. Grenzflächen zwischen einer Hochspannungsisolation und Luft sind als vergleichsweise gering belastbar anzusehen und unterliegen verschiedensten Umwelteinflüssen. Im Mittelfeld der elektrischen Festigkeit liegen Grenzflächen zwischen RIP und verschiedenen Isolierölen und Silikonwerkstoffen. Ziel eines guten Designs ist es, die Feldstärke unter ein Limit zu bringen, welches das Material schädigt oder Entladungen initiiert. Folgende Lösungen stehen zur Disposition: Modifikation der Steuerungsgeometrie Materialeinsatz Modifikation des Belastungsvektors Einfluss von Schirmung zur Potentialsteuerung. In der Praxis werden die genannten Maßnahmen in geeigneter Form kombiniert um mit optimalem Materialaufwand eine nominelle Lebensdauer von 30 bis 40 Jahren zu garantieren. Im Zusammenhang mit der Erzeugung regenerativer Energieformen, d.h. der dezentralen Energieerzeugung und den Börsenaktivitäten der Energieverteiler, ist eine Diskontinuität der Netzbelastung zu erkennen. Zusätzlich steigt der Anteil an harmonischen Komponenten der Netzspannung. Beiden Fakten müssen im Design berücksichtigt werden.