Untersuchungen zum ladungsträgerbasierten Durchschlagverhalten von Öl-Papier-Isolierungen bei Belastung mit hoher Gleichspannung

Inhalt:
Die Modellierung eines Isolierwerkstoffes als Kapazitäts- und Widerstandsnetzwerk (RC-Netzwerkmethode) entsprechend der Leitfähigkeits- und Permittivitätsverhältnisse ist derzeitiger Stand der Technik, um die Feldstärkeverteilung des Systems beschreiben zu können. Jedoch sind aus der Literatur widersprüchliche Ergebnisse bekannt, welche mit dem RC-Modell nicht erklärbar sind. In [1, 2] wurde die Beschreibung des dielektrischen Verhaltens der Öl-Papier-Isolierung anhand einer ladungsträgerbasierten Feldstärkeverteilung nach der Poisson-Nernst-Planck-Gleichung (PNP) vorgestellt. Dabei ergeben sich durch den Stau von Ladungsträgern vor den Elektroden und Querbarrieren für verschiedene Öl- und Öl-Papier-isolierte Anordnungen grundlegende Unterschiede in der Feldstärkeverteilung im Vergleich zum RC-Modell. Anhand von geeigneten Öl- und Öl-Papier-isolierten, planparallelen Elektrodenanordnungen konnten die Ergebnisse des PNP-Modells verifiziert werden. Zudem kann durch einen Vergleich einer im offenen Ölvolumen befindlichen Elektrodenanordnung mit einer durch eine Ringbarriere abgeschlossenen Elektrodenanordnung der Einfluss der Ladungsträger aus dem umgebenden Ölvolumen nachgewiesen werden.