Entwicklung eines Messverfahrens und einer Analysemethodik zur Untersuchung physikalischer Vorgänge bei Belastung durch mehrstufige Wiederkehrspannungen

Schwerpunkte: Experimentell / Simulativ, Programmierung in Matlab, Anpassung von Messtechnik an eine Modellanordnung

Alternative Isolier- und Löschgase als Substitute für das heute überwiegend in der Hochspannungstechnik eingesetzte Schwefelhexafluorid (SF6) rücken immer mehr in den Fokus aktueller Forschungsthemen. Getrieben von den Weltklimakonferenzen von Kyoto und Paris und innerhalb Europas durch die F-Gas-Verordnung sowie dem öffentlichen Interesse nach klimafreundlichen Lösungen ist die Intensivierung der Forschung an natürlichen Gasen wie z.B. Kohlendioxid (CO2), Stickstoff (N2) oder alternativen Mischgasen wie fluorierten Ketonen oder Nitrilen deutlich sichtbar. Der Schwerpunkt dieser Forschungsarbeiten liegt insbesondere auf der Untersuchung der physikalischen Prozesse in Leistungsschaltern und deren Auswirkungen auf Schaltvorgänge hinsichtlich des thermischen und dielektrischen Ausschaltermögens.

Um die Eignung dieser Gase hinsichtlich des Anwendungszwecks bewerten zu können bedarf es, neben einer Prüfanordnung für die experimentelle Untersuchung des thermischen und dielektrischen Ausschaltvermögens, möglichst detaillierter Messergebnisse zur Bestimmung physikalischer Parameter wie z.B. Druck, Spannung, Strom, Temperatur. In dieser Arbeit soll daher ein Messkonzept entwickelt werden, welches sowohl die Bestimmung physikalischer Parameter über eingesetzte Messsonden und gleichzeitig die Möglichkeit der Einsicht in die zu untersuchende Modellanordnung erlaubt um zusätzliche Informationen beispielsweise durch optische Messmethoden zu erhalten. Eine entsprechende Auswertungs- und Analysemethodik soll in diesem Zuge entwickelt werden, um die experimentellen Parameter in eine auswertbare Form zu bringen und zu bewerten.

Michael Vukas, M.Sc.
Telefon: +49 241 80-92945
vukas@ifht.rwth-aachen.de

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Schaltlichtbögen

Schaltlichtbögen treten u.a. in Hochspannungs-Leistungsschaltern auf. Die hierbei abzuschaltenden Ströme von bis zu 60 kA sorgen für Temperaturen des Schaltlichtbogenplasmas von über 20.000 K und hohe Drücke von einigen 10 bar. Dieses elektrisch leitfähige Gas muss vom Leistungsschalter beherrscht und zum Abschalten des Stroms gekühlt werden. Aktuelle Forschungen haben zum Ziel, die auftretenden physikalischen Phänomene der komplexen Interaktion zwischen heißem Plasma, den umgebenden Materialien und dem elektrischen Netzwerk besser zu verstehen und mathematisch zu modellieren. Dies ermöglicht langfristig z.B. die Optimierung vorhandener Schalter oder den Austausch des heutzutage verwendeten klimaschädlichen Gases SF6. Am IFHT stehen hierzu verschiedene Laboraufbauten zur Erzeugung hoher Ströme und Spannungen sowie die notwendige Transienten-Messtechnik zu Verfügung. Zur mathematischen Modellierung werden sowohl CFD-Software-Tools als auch selbstentwickelte Programme verwendet.

Allgemeine Informationen

Die von uns angebotenen Arbeiten haben alle einen engen Bezug zu aktuell laufenden Forschungsprojekten die in Kooperation mit der Industrie und/oder der öffentlichen Hand (z.B. EU, Bund, Land) durchgeführt werden. Daher sind die hier veröffentlichten Themenbeschreibungen als Beispiele zu verstehen, die eine mögliche, grobe Richtung vorgeben. Es gilt grundsätzlich:

  • wenn euch ein Themengebiet allgemein anspricht, ihr aber keine Arbeit aufgelistet findet die euch gefällt,
  • wenn ihr eigene Ideen und Vorschläge für ein entsprechendes Thema habt oder
  • wenn ihr zusätzlich gerne eure speziellen Fähigkeiten gezielt in eure Abschlussarbeit einbringen möchtet

versuchen wir gerne, genau dies nach euren Vorstellungen zu realisieren. Sprecht hierzu bitte einfach den zum Themengebiet oder zur Aufgabenbeschreibung passenden Assistenten an.

Gerne zeigen wir euch bei Gelegenheit auch Labore, Versuchsaufbauten oder das Testzentrum direkt vor Ort.