TE-Charakterisierung frei beweglicher Partikel in HVDC-GIS mittels UHF-Messtechnik und Hochgeschwindigkeitskamera-Aufnahmen

Abstract:
Der zuverlässige Einsatz elektrischer Betriebsmittel in der Hochspannungstechnik setzt eine jederzeit einwandfreie Isolation voraus, die jedoch durch Teilentladungen (TE) beeinträchtigt werden kann. Eine zuverlässige TE-Diagnostik ist deshalb wesentlicher Bestandteil der Zustandsabschätzung eines Betriebsmittels. In dieser Arbeit werden frei bewegliche Partikel hinsichtlich ihres Bewegungsmusters und ihrer Teilentladungsaktivität in realen GIS-Versuchsanordnungen unter hoher Gleichspannung untersucht. Hierfür wird deren Geometrie, Materialzusammensetzung, sowie die Höhe der angelegten Gleichspannung variiert. Für die Erfassung der TE wird das Signal breitbandig über einen internen UHF-Sensor ausgekoppelt und im Zeitbereich aufgezeichnet. Mit Hilfe zeitsynchroner Aufnahmen des UHF-Messsystems und einer Hochgeschwindigkeitskamera werden die unterschiedlichen Bewegungsmuster von freibeweglichen Partikeln im elektrischen Gleichfeld separiert und den UHF-Pulsmustern zugeordnet. Insbesondere die Partikelbewegung mit kleinen Hüben an der negativen Elektrode - Firefly genannt - kann durch die Korrelation von UHF-Signalen und aufgezeichneten Bewegungsabläufen genauer differenziert werden. So kann beispielsweise die Sprungamplitude von Stabpartikeln mit kreiszylindrischem Querschnitt abgeschätzt werden. Den verschiedenen Bewegungsmustern können eindeutige UHF-Pulsmuster im Zeitbereich zugeordnet werden, die abhängig von der Partikelbewegung charakteristische zeitliche Pulsabstände und Signalamplituden aufweisen. Diese werden mit Hilfe der Puls-Sequenz-Analyse (PSA) visualisiert und bilden signifikante Cluster, so dass die Partikelbewegung anhand der PSA-Diagramme abgeschätzt werden kann.