Transiente Belastungen durch Grenzflächen- und Materialpolarisation in HGÜ-Transformatoren

Abstract:
Transformatoren für die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) sind in der Prüfung und im Betrieb hohen transienten elektrischen Belastungen ausgesetzt, insbesondere in den Ölspalten und an den Grenzflächen, v.a. an den Durchführungsoberflächen. Mit einem klassischen Materialmodell aus Dielektrizitätszahl ε und Leitfähigkeit κ und mit einem darauf basierenden, räumlichen Netzwerkmodell werden die grundsätzlichen Zusammenhänge erläutert und Maßnahmen zur Beherrschung der transienten Belastungen abgeleitet. Hierfür müssen für alle gemeinsam verbauten Isolierstoffe die dielektrischen Materialeigenschaften an den Originalwerkstoffen und unter gleichartigen Bedingungen ermittelt werden. Entsprechende Messungen für unterschiedliche Temperaturen und Feldstärken zeigen, dass ein erweitertes Materialmodell auch eine Reihe weiterer Polarisationserscheinungen sowie veränderliche Ölleitfähigkeiten berücksichtigen muss. Simulationen mit Hilfe entsprechender Ersatzschaltbilder und funktionaler Zusammenhänge zeigen, dass zusätzliche transiente Polarisationsströme zu berücksichtigen sind, die v. a. die Belastung in den Ölspalten erhöhen und verlängern können.