NUMERISCHE SIMULATION VON FELDSTEUERUNGSMATERIALIEN IN GASISOLIERTEN HOCHSPANNUNGSGLEICHSTROMROHRLEITERN

Abstract

Gasisolierte Rohrleiter bestehen aus einem geerdeten Gehäuse, isolierendem Gas und einem Innen-

leiter, welcher durch einen Stützhalter aus isolierendem Feststoff in Position gehalten wird. Als Isolier-

gas wird meist Schwefelhexalfluorid (SF6) verwendet und für den Stützhalter isolierendes Epoxidharz.

Unter Gleichstrombedingungen kommt es zu Raumladungsakkumulationen im Isoliermaterial, welche

in einem lokalen Anstieg der elektrischen Feldstärke resultiert und damit zu einer Teilentladung oder

Gefährdung des sicheren Betriebs des Systems führen kann. Insbesondere die Grenzfläche zwischen

fester Isolierung und Gasisolierung ist empfindlich gegenüber hohen elektrischen Feldstärken. Um

hohe elektrische Feldstärken zu minimieren sind nichtlineare Isoliermaterialien, eingesetzt als Feld-

steuerungstechnik, derzeitiger Gegenstand der Forschung. Diese Art der Feldsteuerung kann durch

verschiedene Techniken und Materialien angewendet werden, welche hier mit numerischen Feldsimu-

lationen untersucht werden. Dabei kommen polymere Verbundwerkstoffe als Füllstoffe für den Stütz-

halter zum Einsatz, dessen elektrische Leitfähigkeit eine nichtlineare Abhängigkeit vom elektrischen

Feld haben und ab gewissen kritischen Feldstärken in eine Erhöhung der Leitfähigkeit resultieren und

damit die Feldbelastung minimieren. In dieser Arbeit werden verschiedene Materialien und dessen

Auswirkungen auf die elektrische Feldverteilung in Hochspannungsgleichstromrohrleitern untersucht.

Die Ergebnisse werden mit anderen Feldsteuerungstechniken, wie der gezielten räumlichen Verteilung

der elektrischen Leitfähigkeit durch Füllstoffe mit konstanter Leitfähigkeit, verglichen.