Klassische Hochspannungstechnik

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Sven Schumann

Abteilungsleiter Energiesystemtechnologien

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Klassische Hochspannungstechnik

Das IFHT ist aufgrund seiner umfangreichen Ausstattung in der Lage, verschiedenste klassische hochspannungstechnische Fragestellungen zu bearbeiten. Schwerpunkte bilden dabei die Untersuchungen von Isoliersystemen und –materialien, von Leistungsschaltertechnologien als auch von Komponenten, wie Kabel und Freileitungen. Die Infrastruktur bietet die Möglichkeit sowohl standardisierte Prüfungen (z.B.: Oberflächen- oder Durchgangswiderstände, Durchschlagsfestigkeit, Blitzstoßspannung, etc.) als auch Untersuchungen zum Verhalten von Isoliersystemen bei verschiedenen äußeren Einflüssen durchzuführen. So können beispielsweise beschleunigte Untersuchungen zum Alterungsverhalten oder auch generelle Umwelteinflüsse (Temperatur, Feuchte) analysiert werden. Weiterhin ist auch die Durchführung von nicht-elektrischen Prüfungen möglich (z.B. Lichtmikroskopie, Ultraschalldiagnostik, Detektion von Materialfehlern oder Ablösungen, etc.). Folgende Prüfstände stehen zu Untersuchungszwecken zur Verfügung.

 

Prüfstand 1: Hoch- & Mittelspannung

Hoch- & Mittelspannung Urheberrecht: Martin Braun

Für Prüfungen bei denen hohe Spannungen gefordert sind (z.B. Durchschlagsversuche), bietet das IFHT Räumlichkeiten mit Hochspannungserzeugern für verschiedene Spannungsarten. Es lassen sich Wechsel-, Gleich- und Stoßspannungen (1,2µs/50µs, 250µs/2500µs) erzeugen.

Technische Daten:

  • Wechselspannungen: 400 kV, 200 kVA
  • Gleichspannungen: 270 kV, 3,5 kVA
  • Stoßspannungen: bis 1 MV, 30 kJ

 

Prüfstand 2: Klima- und Feuchteeinflüsse

Klima- und Feuchteeinflüsse Urheberrecht: Martin Braun

Das IFHT bietet insgesamt 3 Klimakammern (unter anderem auch eine begehbare), die im Wesentlichen für die Untersuchungen von Isolierstoffen bei klimatischen Belastungen eingesetzt werden. Es lassen sich z.B. Durchgangswiderstände bei verschiedenen klimatischen Bedingungen messen. Darüber hinaus werden die Klimakammern für Lagerungen unter definierten Bedingungen eingesetzt.

Technische Daten:

  • Temperatur: -40°C bis 220 °C
  • Relative Feuchte: 10% bis 96%
  • Taupunktbereich: 10°C bis 90°C

 

Prüfstand 3: Isolierstoffe

Isolierstoffe Urheberrecht: Martin Braun

Für die Prüfung und Charakterisierung von Isolierstoffen und Isoliersystemen stehen am IFHT eine Reihe von Versuchsständen und Messequipment zur Verfügung. Des Weiteren ist es möglich eigene Prüflinge aus Silikon (LSR) oder Epoxid-Harzen (auch mit Zugabe von Füllstoffen) im Institutseigenen Materialverarbeitungslabor herzustellen.

Technische Daten:

  • AC bis 100 kV
  • DC bis 100 KV

 

Prüfstand 4: Ultraschall - Diagnostik

Ultraschall - Diagnostik Urheberrecht: Martin Braun

Zur zerstörungsfreien Materialprüfung energietechnischer Komponenten mittels Ultraschall stehen am IFHT mehrere Prüfstände zur Verfügung. Neben der Detektion von Materialfehlern wie Einschlüssen oder Ablösungen können allgemeine akustische Materialparameter bestimmt werden.

Technische Daten:

  • Örtliche Auflösung bis zu 50 µm
  • Prüffrequenzen bis 15 MHz
  • Typische Prüflinge: Mittel- und Hochspannungskabel, Muffen, Silikon-Verbundisolatoren, etc.

 

Prüfstand 5: Freileitungen

Freileitungen Urheberrecht: Martin Braun

Das Freileitungslabor ermöglicht die thermische Untersuchung von Leiterseilen, Armaturen oder ähnlichen Komponenten unter definierten Wetterrandbedingungen. Es können sowohl mechanische und elektrische Parameter (Strom und horizontale Zugspannung), als auch die Einflussgrößen Umgebungstemperatur, Windgeschwindigkeit und Globalstrahlung, variiert werden. Ein variables Steuer- und Messsystem erlaubt Temperatur-aufzeichnungen und die Definition von Belastungsprofilen.

Technische Daten:

  • Strom: max. 3 kA
  • Mechanische Zugkraft: max. 50 kN
  • Umgebungstemperatur: bis 40 °C
  • Windgeschwindigkeit:0,4 m/s - 12 m/s
  • Globalstrahlung: 0 W/m² und 500 W/m² - 950 W/m²

 

Prüfstand 6: SF6-Labor

SF6-Labor Urheberrecht: Martin Braun

Zur zeitlich parallelen Vorbereitung und Durchführung experimenteller Untersuchung von Leistungsschaltern stehen am IFHT zwei synthetische Prüfkreise nach Weil-Dobke sowie drei getrennte Prüfplätze zur Verfügung. Mittels Transientenrekordern mit bis zu 40 Messkanälen ist eine Erfassung verschiedenster Parameter (z.B. Strom, Spannung, Druck, etc.) möglich. Für optische Untersuchungen ist eine Hochgeschwindigkeitskamera vorhanden. Ein modernes Gashandling-System gewährleistet eine sichere und umweltgerechte Durchführung von Versuchen in verschiedenen Gasen.

Technische Daten:

  • Kurzschlussströme: bis 60 kApeak
  • Frequenz: 50 Hz
  • Wiederkehrspannung: bis 140 kV

 

Prüfstand 7: Kryogene Anwendungen

Kryogene Anwendungen Urheberrecht: Martin Braun

Für die Prüfung von Isolierstoffen zur Anwendung in der Hochtemperatur-Supraleitung steht ein Kryostat mit einer Hochspannungsdurchführung am IFHT zur Verfügung. Hiermit können elektrische Untersuchungen unter flüssigem Stickstoff (LN2) durchgeführt werden.

Technische Daten:

  • Wechselspannung bis 125 kV
  • Blitzstoß bis 250 kV
  • Temperaturbereich 65-77 K
  • Füllmenge LN2: ca. 60 Liter

 

Prüfungen werden auf Wunsch auch gemäß anderer Normen oder Prüfvorschriften als den DIN VDE-Normen durchgeführt. Zudem ist es am IFHT möglich, Untersuchungen unter speziellen Randbedingungen (Frequenzen, Temperaturen, Drücken, Feuchtigkeit sowie Umgebungsmedien usw.) zu realisieren.