Entladungsverhalten von Luftfunkenstrecken bei hohen Gleichspannungen
Seiten
2013
|
1., Aufl.
Shaker (Verlag)
978-3-8440-1678-9 (ISBN)
Shaker (Verlag)
978-3-8440-1678-9 (ISBN)
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Momentan wird weltweit Elektroenergie über große Entfernungen vorzugsweise mit hoher Wechselspannung übertragen. Aufgrund der immer größeren Übertragungssysteme und der damit verbundenen großen kapazitiven Ladeleistungen gerät diese Technologie immer mehr an technisch-physikalische Grenzen. Einen Ausweg stellt die bereits praktizierte Elektroenergieübertragung mit hoher Gleichspannung (DC) dar. Die Vorteile von hoher Gleichspannung gegenüber Wechselspannung sind die geringere Ladeleistung; die Ausnutzung des vollen Leiterquerschnitts, da kein Skineffekt oder Stromverdrängung auftritt; es ist keine Blindleistungskompensation notwendig, da keine kapazitiven Ladeströme fließen; es gibt keine Stabilitätsprobleme, da die Umrichter gut geregelt werden können; die Kupplung von Netzen mit unterschiedlichen Frequenzen und die geringeren Investitionskosten bei großer Übertragungsleistung sowie Leitungslänge. Für die optimale Dimensionierung von großflächigen Elektroden für sehr hohe Gleich-spannungen sind die bisherigen Kenntnisse nicht ausreichend. Deshalb soll das Entladungs-verhalten von großflächigen Elektroden im Rahmen der vorliegenden Arbeit näher untersucht werden. Die Untersuchungen erfolgen hauptsächlich experimentell an technisch realen Elektrodenanordnungen. Zusätzlich werden Berechnungen durchgeführt, um die Anwendbarkeit bekannter Feldberechnungsmethoden und des Streamerkriteriums für die Abschätzung der Entladungszündung zu prüfen. Wird davon ausgegangen, dass die Elektroden bei Betriebsspannung teilentladungsfrei sind, können damit Kriterien für die Dimensionierung von großflächigen Elektroden für hohe Gleichspannungen abgeleitet werden.
Großflächige Elektroden als Abschirmelektroden werden auch an den Gleichspannungsprüfanlagen benötigt, die zur Prüfung von HGÜ-Betriebsmitteln dienen. Diese Elektroden müssen ebenfalls TE-frei sein.
In der vorliegenden Arbeit wurde das Entladungsverhalten (Einsetz- und Durchschlagspannung) von Anordnungen mit großflächigen Kugel- und Toroidelektroden gegen eine geerdete Platte im trockenen und beregneten Zustand, bis zu Abständen von 6 m bei Beanspruchung mit Gleichspannung, Schaltstoßspannung und Wechselspannung, studiert. Die gewonnen theoretischen und praktischen Erkenntnisse sollen dem Praktiker helfen, Abschirmelektroden für HGÜ-Anlagen (<= 800 kV) optimal zu dimensionieren.
Für alle untersuchten Elektrodenanordnungen wurden die Einsetzspannungen nach dem Streamerkriterium berechnet und mit den gemessenen Einsetzspannungen verglichen, um zu prüfen, ob das Streamerkriterium zur Dimensionierung von Abschirmelektroden für HGÜ- Anlagen genutzt werden kann.
Staub kann die TE-Einsetzspannung an großflächigen Elektrodenanordnungen stark absenken. Durch die Entladungen kann der Staub aber verbrennen, so dass eine Konditionierung der Elektroden möglich ist. Um die Prüfung nicht unnötig durch Staub zu beeinflussen, sollte die Luft gefiltert werden oder zumindest darauf geachtet werden, dass nicht unnötig Staub erzeugt wird (z.B. durch offene Fenster im Frühjahr, Kehren mit einem Besen usw.). An realen Elektrodenanordnungen sind bedingt durch Staub keine Durchschläge zu erwarten, da der Spannungsbedarf mit 5 kV/cm (DC+) und 10-15 kV/cm (DC-) höher ist als bei Schaltstoßspannung.
Wichtig für die Prüfung ist, dass Entladungen an der Zuleitung der Hochspannung von der Prüfanlage zum Testobjekt und an anderen Teilen der Prüfanlage unbedingt ver-mieden werden müssen. Die dadurch erzeugten Raumladungen führen zur Erhöhung der TE- Einsetzspannung am Prüfobjekt. Technologisch bedingte Fehlstellen können unter Umständen nicht entdeckt werden.
Die Streamereinsetzspannung bei Gleichspannung wird durch den Einfluss einer Störstelle deutlich verringert. Technologisch bedingte Störstellen müssen deshalb in der Praxis vermieden werden.
Die Streamereinsetzspannung an beregneten Elektrodenanordnungen ist so gering wie an störstellenbehafteten. Die Streamereinsetzspannung im beregneten Zustand kann mit Hilfe des Streamerkriteriums und der Nachbildung der Wassertropfen durch eine metallische Störstelle abgeschätzt werden.
Die bezogene Durchschlagspannung bei beregnetem Zustand sowohl mit positiver und negativer Polarität der Gleichspannung als auch mit Wechselspannung und positiver Schaltstoßspannung erreicht nicht mehr als 5 kV/cm.
Großflächige Elektroden als Abschirmelektroden werden auch an den Gleichspannungsprüfanlagen benötigt, die zur Prüfung von HGÜ-Betriebsmitteln dienen. Diese Elektroden müssen ebenfalls TE-frei sein.
In der vorliegenden Arbeit wurde das Entladungsverhalten (Einsetz- und Durchschlagspannung) von Anordnungen mit großflächigen Kugel- und Toroidelektroden gegen eine geerdete Platte im trockenen und beregneten Zustand, bis zu Abständen von 6 m bei Beanspruchung mit Gleichspannung, Schaltstoßspannung und Wechselspannung, studiert. Die gewonnen theoretischen und praktischen Erkenntnisse sollen dem Praktiker helfen, Abschirmelektroden für HGÜ-Anlagen (<= 800 kV) optimal zu dimensionieren.
Für alle untersuchten Elektrodenanordnungen wurden die Einsetzspannungen nach dem Streamerkriterium berechnet und mit den gemessenen Einsetzspannungen verglichen, um zu prüfen, ob das Streamerkriterium zur Dimensionierung von Abschirmelektroden für HGÜ- Anlagen genutzt werden kann.
Staub kann die TE-Einsetzspannung an großflächigen Elektrodenanordnungen stark absenken. Durch die Entladungen kann der Staub aber verbrennen, so dass eine Konditionierung der Elektroden möglich ist. Um die Prüfung nicht unnötig durch Staub zu beeinflussen, sollte die Luft gefiltert werden oder zumindest darauf geachtet werden, dass nicht unnötig Staub erzeugt wird (z.B. durch offene Fenster im Frühjahr, Kehren mit einem Besen usw.). An realen Elektrodenanordnungen sind bedingt durch Staub keine Durchschläge zu erwarten, da der Spannungsbedarf mit 5 kV/cm (DC+) und 10-15 kV/cm (DC-) höher ist als bei Schaltstoßspannung.
Wichtig für die Prüfung ist, dass Entladungen an der Zuleitung der Hochspannung von der Prüfanlage zum Testobjekt und an anderen Teilen der Prüfanlage unbedingt ver-mieden werden müssen. Die dadurch erzeugten Raumladungen führen zur Erhöhung der TE- Einsetzspannung am Prüfobjekt. Technologisch bedingte Fehlstellen können unter Umständen nicht entdeckt werden.
Die Streamereinsetzspannung bei Gleichspannung wird durch den Einfluss einer Störstelle deutlich verringert. Technologisch bedingte Störstellen müssen deshalb in der Praxis vermieden werden.
Die Streamereinsetzspannung an beregneten Elektrodenanordnungen ist so gering wie an störstellenbehafteten. Die Streamereinsetzspannung im beregneten Zustand kann mit Hilfe des Streamerkriteriums und der Nachbildung der Wassertropfen durch eine metallische Störstelle abgeschätzt werden.
Die bezogene Durchschlagspannung bei beregnetem Zustand sowohl mit positiver und negativer Polarität der Gleichspannung als auch mit Wechselspannung und positiver Schaltstoßspannung erreicht nicht mehr als 5 kV/cm.
| Erscheint lt. Verlag | 22.2.2013 |
|---|---|
| Reihe/Serie | Berichte aus der Elektrotechnik |
| Sprache | deutsch |
| Maße | 148 x 210 mm |
| Gewicht | 231 g |
| Einbandart | Paperback |
| Themenwelt | Technik ► Elektrotechnik / Energietechnik |
| Schlagworte | Abschirmelektrode • Entladungsverhalten • HGÜ • Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung • Luftfunkenstrecke |
| ISBN-10 | 3-8440-1678-3 / 3844016783 |
| ISBN-13 | 978-3-8440-1678-9 / 9783844016789 |
| Zustand | Neuware |
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