Kombinierte Alterung von Isoliersystemen auf Epoxidharzbasis

Abstract:
Die in der Hoch- und Mittelspannungstechnik eingesetzten Verbund- bzw. Kompositisolierstoffe bestehen aus einer organischen Epoxidharzmatrix, die mit mineralischen Quarzmehlen oder Glasfasern gefüllt und verstärkt wird. Durch das Zusammenfügen von mindestens zwei, vom stofflichen Aufbau her unterschiedlichen Materialkomponenten, entstehen verschiedenartige Grenzflächenstrukturen, welche die Materialeigenschaften des Gesamtgefüges und damit die Langzeitalterungsbeständigkeit ausschlaggebend beeinflussen. Eine unzureichende Qualität der Grenzflächenhaftung führt schnell zu beschleunigten Alterungsprozessen, die durch Feuchtigkeitsangriff, Teilentladungen (TE) und mechanische Beanspruchungen verursacht werden. Zur Überprüfung von im Betrieb und unter Umweltbedingungen gealterten Isoliersystemen auf Epoxidharzbasis, wie Durchführungen, Langstabisolatoren, Komponenten von Wandlern u. a. Isoliersystemen, bieten sich die im folgenden vorgestellten Prüfverfahren an, die im Rahmen von Betriebsmittelüberprüfungen ihre Anwendung finden können. Daraus abgeleitete Untersuchungen zu zweien dieser Belastungsfälle, Feuchtigkeitseinfluss und elektrischer Belastung, werden durchgeführt. Dazu werden mineralisch gefüllte Epoxidharzprüfkörper zunächst durch Wasserlagerung künstlich gealtert und ausgewählte Materialeigenschaften zu festgelegten Zeiten ermittelt. Eine Diagnose bietet sich über zerstörungsfreie Messungen der dielektrischen Kennwerte (Verlustfaktor tan δ, relative Permittivität ε r') als integrale Größe an; die Entwicklung von Teilentladungskennwerten an lokalen Fehlstellen wird vergleichend dargestellt. Um zu einer kombinierten Alterung zu kommen, werden die durch Feuchtigkeit unterschiedlich stark vorgeschädigten Prüfkörper durch Lagerung unter hohen elektrischen Feldstärken weiter bis zum TE-Durchschlag belastet. Ermittelte Größen sind dabei TE-Kennwerte und Restlebensdauer.