Wissenschaftstransfer
Labor für Elektrische Energieversorgung und Hochspannungstechnik
Projekte
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Eckart Buckow
Kontakt
E-Mail: e.buckow@hs-osnabrueck.de
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Dipl.-Ing. Michael Havekost, Dipl.-Ing. Martin Kröger
Projektdauer
01.10.2016 - 31.10.2018
Projektfinanzierung
Röchling-Stiftung
Grundlagen und Ziele der Untersuchungen
Die europäische Norm DIN-EN 60270 beschäftigt sich mit Begriffsdefinitionen und den Eigenschaften der Prüf- und Messgeräte. Sie ist eine allgemeine Norm zur Messung von Teilentladungen, auf konkrete Prüfaufbauten, wie z.B. die Elektrodenform oder die Form und Größe der Versuchsproben wird nicht eingegangen. Diese wichtigen Parameter sind in keiner Norm geregelt. Eine ausführliche Literaturrecherche ergab keine relevanten Fundstellen zu dieser Thematik
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Eckart Buckow
Kontakt
E-Mail: e.buckow@hs-osnabrueck.de
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Markus Bittner, B.Sc., Dipl.-Ing. Michael Havekost, Dipl.-Ing. Martin Kröger
Projektdauer
01/2012-12/2014
Projektfinanzierung
Röchling Stiftung Mannheim
Grundlagen und Ziele der Untersuchungen
Leistungstransformatoren spielen für die Zuverlässigkeit in der elektrischen Energieversorgung eine überragende Rolle. Zur Kühlung und Isolierung sind sie mit speziellem Isolieröl gefüllt. In heutigen Transformatoren werden für Leiterisolierungen Papiere oder Nomex eingesetzt während für Isolierzylinder bzw. Winkelringe Pressspan verwendet wird. Druckringe zum Einspannen der Wicklungen werden aus Blockspan oder Kunstharzpressholz (KP-Holz) gefertigt. Kunststoffe kommen dabei nicht in Frage, da sie entweder nicht für die hohen Temperaturen von teilweise über 90°C geeignet sind oder aufgrund von Lufteinschlüssen, wie z.B. im Falle von glasfaserverstärkten Kunststoffen, zu Teilentladungen mit zerstörender Wirkung führen.
Im Fall der Druckringe treten neben den dielektrischen Beanspruchungen auch extreme mechanische Beanspruchungen auf. Zur Erreichung der mechanischen Festigkeiten werden geschichtet aufgebaute Materialien, wie Blockspan und Kunstharzpressholz, verwendet. Um bei höheren Spannungen Teilentladungen in Lufteinschlüssen zu vermeiden, kommen ausschließlich mit Öl imprägnierbare Werkstoffe in Frage.
In dem geplanten Forschungsvorhaben wurde das Verhalten langer Isolierstrecken in Kunstharzpressholz und an der Grenzfläche von Kunstharzpressholz zum umgebenden Isolieröl genauer untersucht. Solche Isolierstrecken treten in allen Hochspannungsleistungstransformatoren auf und sind bisher weitgehend unerforscht. Durch die detaillierte Kenntnis der verschiedenen Einflussparameter auf das Durchschlag- und Gleitentladungsverhalten langer Isolierstrecken können Material- oder Auslegungsoptimierungen vorgenommen werden.
Ergebnisse
Research Report HS 170331: „Untersuchung langer Isolierstrecken in geschichteten ölimprägnierten Isolierstoffen“, ein Forschungsprojekt, gefördert von der Röchling Stiftung in Mannheim.
Bilder zum Research Report 170331
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Eckart Buckow
Kontakt
E-Mail: e.buckow@hs-osnabrueck.de
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Dipl.-Ing. Michael Havekost, Dipl.-Ing. Martin Kröger
Projektdauer
06/2007-12/2010
Projektfinanzierung
Röchling Stiftung Mannheim
Grundlagen und Ziele der Untersuchungen
Dieses Projekt umfasst eine Kombination zur Erweiterung der Hochspannungsanlagen der Hochschule Osnabrück und als erste Anwendung eine Erweiterung des Forschungsprojektes „Teilentladungs- und Grenzschichtverhaltens von Kunstharzpressholz“,
Research Report HS 010625, auf größere Stababmessungen.
Ergebnisse
Research Report 11-BA-MB: Untersuchung des Grenzschichtverhaltens von elektrisch hoch belastetem ölimprägnierten Kunstharzpressholz unter Berücksichtigung einer Anisotropie (Bachelorarbeit Markus Bittner, HS-Osnabrück 2011/10)
www.ieeexplore.ieee.org: Bittner M., Buckow E., Geers H.-J., Havekost M., Kröger M.: The Anisotropic Dielectric Constant of Oil-Impregnated, Laminated Compressed Wood and the Effect on the Electric Field Distribution, IEEE Electrical Insulation Magazine Volume 28 Number 6, Nov./Dec. 2012
Projektleitung
Prof. Dr.-Ing. Eckart Buckow
Kontakt
E-Mail: e.buckow@hs-osnabrueck.de
Wissenschaftliche Mitarbeiter
Dipl.-Ing. Michael Havekost, Dipl.-Ing. Martin Kröger
Projektdauer
01/2001-12/2004
Projektfinanzierung
Röchling Stiftung Mannheim
Grundlagen und Ziele der Untersuchungen
Die Zuverlässigkeit von Leistungstransformatoren spielt in der elektrischen Energieversorgung eine sehr große Rolle für die Verfügbarkeit. Trotz eines hohen erreichten Standards versucht man, die Zuverlässigkeit weiter zu steigern und vorhersagbar zu machen. Zur Erreichung dieses Zieles ist eine genaue Kenntnis des Verhaltens der in einem Transformator eingesetzten Isolierstoffe notwendig. Einer der in ölgefüllten Leistungstransformatoren verwendeten Isolierstoffe ist Kunstharzpressholz, das aus dünnen mit Kunstharz verklebten Buchenholzschichten besteht. Kunstharzpressholz wird im Leistungstransformatorenbau im Bereich der Wicklungsenden in Form von Druckringen, Drucksegmenten und Klötzen zur Übertragung der Presskräfte auf die Wicklungen sowie für Leitungshalterungen eingesetzt. In diesen Bereichen treten hohe elektrische Feldstärken auf. Neben dem bekannten Durchschlagverhalten von Schichtpressholz ist das Teilentladungsverhalten und das dielektrische Verhalten an der Grenzschicht zwischen dem Schichtpressholz und dem Transformatorenöl von Bedeutung. Mit den geplanten Untersuchungen soll das Wissen auf diesen Gebieten durch wissenschaftliche Untersuchungen erweitert werden.
Ergebnisse
Research Report HS 040602: Einfluss des Materials und der Oberflächenbeschaffenheit auf den Gleitentladungseinsatz an Grenzflächen mit Transformatorenöl.
Research Report HS 010625: Einfluss der Normal- und Tangentialkomponente der elektrischen Feldstärke auf den Gleitentladungseinsatz an Grenzflächen KP-Holz/Öl und Nomex/Öl.
Laborausstattung
Das Labor für Hochspannungstechnik an der Hochschule Osnabrück wurde 1964 als Teil der damaligen staatlichen Ingenieurschule Osnabrück erbaut und eingerichtet und 45 Jahre in seiner ursprünglichen Form betrieben. Im Jahr 2009 erfolgte eine Grunderneuerung. Neben der Durchführung von baulichen Modernisierungsmaßnahmen wurden die alten Hochspannungserzeuger im großen Prüffeld durch eine 1200-kV-Blitz- und Schaltstoßanlage und eine 400-kV-Anlage inklusive der zugehörigen Steuerungstechnik ersetzt.
Seit mehr als 25 Jahren wird in Kooperation mit einer Vielzahl von internationalen Partnern im Labor für Hochspannungstechnik das Teilentladungsverhalten von ölimprägnierbaren Isolierstoffen untersucht. Für diese Untersuchungen stehen je nach Art der zu untersuchenden Prüflinge verschiedene Versuchsaufbauten zur Verfügung. Die eigentliche Messung von Teilentladungen erfolgt mit dem Messsystem MPD 600 der Firma OMICRON bei einem Grundstörpegel kleiner als 1 pC. Für das normenkonforme Aufbereiten von Materialproben steht eine automatisierte Imprägnieranlage zur Verfügung.
Die elektrische Durchschlagfestigkeit von festen Isolierstoffen kann nach EN 60243-1 für Untersuchungen mit Wechsel- und Blitzstoßspannung durchgeführt werden. Die maximal mögliche Prüfspannung hängt bei diesen Messungen von den dielektrischen Eigenschaften des zu untersuchenden Materials und des umgebenden Mediums ab.
Die Bestimmung der Dielektrizitätszahl und des Verlustfaktors von Isolierstoffen erfolgt mit Hilfe einer als Immersionskondensator ausgeführten Schutzringelektrodenanordnung sowie dem Verlustfaktormesssystem MI 600 der Firma OMICRON.
Für die Kontrolle der Ölqualität bei laufenden Untersuchungen stehen ein Ölprüfgerät DTA 100C der Firma Baur und ein Feuchtemessgerät der Firma Mettler Toledo zur Verfügung.