Beanspruchungen und elektrisches Verhalten von Isoliersystemen bei Gleich- und Mischfeldbeanspruchungen

Abstract:
Gleichspannungsbeanspruchungen in Isoliersystemen unterscheiden sich in den meisten Fällen grundsätzlich von Wechselspannungsbeanspruchungen. Beim Anlegen, Ändern oder Umpolen einer Gleichspannung bildet sich zunächst ein dielektrisches Verschiebungsfeld aufgrund der Dielektrizitätszahlen aus. In einem Übergangsvorgang strebt das System dann einem stationären Zustand zu, der von den Leitfähigkeiten bestimmt wird. Dabei können sich Raum- und Flächenladungen bilden. Die Beschreibung dieser Vorgänge wird dadurch erschwert, dass sich Leitfähigkeiten von Isolierstoffen um viele Größenordnungen unterscheiden können und stark von vielen schwer erfassbaren Parametern abhängen (z. B. Temperatur, Feldstärke, Wassergehalt, Alterung). Eine genaue Kenntnis und hinreichende Beschreibungsmodelle der Leitfähigkeit, weiterer dielektrischer Eigenschaften (z. B. Polarisation) sowie der Grenzflächeneigenschaften sind unabdingbar, um realistische Vorstellungen von Gleichspannungsbeanspruchungen in Isoliersystemen und Isolierungen entwickeln zu können. Im Beitrag werden Volumen- und Oberflächeneigenschaften verschiedener Isolierstoffe, mathematische Beschreibungsmodelle und Parameterabhängigkeiten diskutiert. Der Einsatz und das elektrische Verhalten von Isolierstoffen und Isolierstoffgrenzflächen in inneren und äußeren Isolierungen werden für Kabel, Durchführungen, Transformatoren, Schaltanlagen und Isolatoren betrachtet. Dabei werden spezielle Phänomene und praktische Erfahrungen mit den jeweiligen Isolierungen bei Gleich- und Mischfeldbeanspruchungen dargestellt und mit den bisher bekannten Modellvorstellungen sowie dem Verhalten unter Wechselspannungsbeanspruchung verglichen.