Paradigmenwechsel bei Isolationssystemen: Sind die „Schwachstellen“ einer AC-Isolation, „Festigkeitsstellen“ einer DC-Isolation?

Abstract:
Über Jahrzehnte wurden AC-Isolationen optimiert, Schwachstellen identifiziert und konsequent beseitigt. Die Technologie ist etabliert und ein breiter Erfahrungsschatz für AC ist vorhanden. Eine vergleichbare Betriebserfahrung und „Schwachstellenwissen“ liegt für DC-Isolationen bisher nicht vor. Die Materialauswahl und das Design von HVDC-Betriebsmitteln orientiert sich daher weiterhin häufig an denen von AC-Anwendungen. Im Rahmen dieses Beitrages wird auf die Kritikalität von Lufteinschlüssen in Feststoffisolierungen bei DC eingegangen und das DC-Wärmedurchschlagsverhalten beleuchtet. Eine Untersuchung einer Spitze-Kugelanordnung mit Epoxidharzbeschichtungen zeigt, dass sich Raumladungen gezielt nutzen lassen, um das elektrische Feld zu steuern und die Durchschlagsfestigkeit zu beeinflussen. Ein Versuch an einer Luft-Siliconkautschuk-Grenzfläche zeigt, dass diese bei DC fester ist als bei AC. Für manchen mag dies als Paradigmenwechsel erscheinen: Es gibt hinreichende Indikationen, dass kritische Schwachstellen einer AC-Isolation nicht notwendigerweise, als ähnlich kritisch in einer DC-Isolation zu betrachten sind. Es ergibt sich aus dieser Analyse erhebliches neues Optimierungspotential für HVDC-Betriebsmittel, dass die Geräte kleiner, leichter, sowie billiger machen wird. Wenn die alten Schwachstellen an Brisanz verlieren, wird es neue Hauptkriterien für die Auslegung und Materialwahl von optimierten HVDC-Isolationen geben, die gegenwärtig vermutlich unzureichend bekannt sind.