Interaktion von Ölspalten und fester Isolation in HGÜ-Barrierensystemen

Abstract:
Die Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ) gewinnt zunehmend an Bedeutung bei der weltweiten Entwicklung der Energieübertragungsnetze. Aktuelle und künftige Projekte erfordern Gleichspannungen von 800 kV und darüber hinaus. Technische Herausforderungen ergeben sich dabei insbesondere durch die spezifischen Eigenschaften der HGÜ-Isoliersysteme aus Ölspalten und Pressspanbarrieren in den HGÜ-Wechselrichtertransformatoren: Übliche Wechselspannungsbeanspruchungen werden von Dielektrizitätszahlen bestimmt, Gleichspannungsbeanspruchungen jedoch zusätzlich von Leitfähigkeiten, die schwer zu bestimmen und zu kontrollieren sind. Der Beitrag berichtet über dielektrische Messungen (Polarisation, Leitfähigkeit) und Umpolmessungen an Isolierwerkstoffen (Transformerboard, harzimprägniertes Papier und Öl) und an geschichteten Isoliersystemen. Dabei wird das dielektrische Verhalten durch empfindliche Polarisations- und Depolarisationsstrommessungen (PDC-Messungen) beim sprungförmigen Anlegen oder Umpolen von Gleichspannungen erfasst und durch neue Materialmodelle für feste und flüssige Dielektrika beschrieben. Simulierte und gemessene Ströme stimmen gut überein, was als Validierung der Modelle angesehen wird. Die Ergebnisse zeigen auch die Ladungsträgerdrift im Isolieröl und die Ladungsakkumulation vor den Elektroden. Die mit den neuen Materialmodellen berechneten transienten Feldstärkeverläufe ergeben Belastungen, die sich mit Hilfe der traditionellen Materialbeschreibung (durch die Dielektrizitätszahl und die Leitfähigkeit) nicht darstellen lassen.