Einfluss des Füllstoffanteils von Bornitrid auf dielektrische Parameter von LDPE-Compounds unter Gleichspannungsbeanspruchung

Inhalt:
In HGÜ-Kabeln stellt sich im stationären Zustand ein elektrisches Strömungsfeld ein, das von der vorherrschenden elektrischen Leitfähigkeit des Isolationsmaterials beeinflusst wird. Diese inhomogene Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit wird durch die temperatur- und feldstärkeabhängige Entwicklung von Raumladungen in der Isolation verursacht. Diese Effekte führen zu einer Umkehr der elektrischen Feldstärkeverteilung im Isolationsmaterial (Feldinversion) und erhöhen die elektrische Feldstärke an den Elektrodenoberflächen. Um die Feldstärkebeanspruchung in der polymeren HGÜ-Kabelisolierung zu minimieren, richtet sich der Fokus des Beitrags auf Compounds mit vernetztem Polyethylen (LDPE) als Basispolymer und unterschiedlichen Füllstoffanteilen von Bornitrid bis maximal 20 Vol.-%. Dadurch können höhere Wärmeleitfähigkeiten und somit eine bessere Abfuhr der Stromwärmeverluste des Innenleiters bei nahezu gleicher elektrischer Leitfähigkeit wie von LDPE realisiert werden. Zu Beginn dieser Untersuchungen werden Temperatur- und elektrische Feldstärkeverteilungen durch numerische Simulationen in Abhängigkeit vom Innenleiterstrom und der Wärmeleitfähigkeit des Isolationsmaterials dargestellt. Um diese thermisch-leitfähigen Compounds als mögliche Isolationsmaterialien für HGÜ-Anwendungen zu qualifizieren, werden relevante Parameter, wie die thermische und scheinbare elektrische Leitfähigkeit, relative Permittivität und Durchschlagsgleichspannung in Abhängigkeit der Temperatur messtechnisch bestimmt und gegenüber dem Basispolymer bewertet.