Über das Teilentladungsverhalten von strombegrenzenden Hochspannungs-HochleistungssicherungenJürgen P Gärtner
Taschenbuch
Die vorliegende Arbeit berichtet über das Teilentladungsverhalten von strombegrenzenden Hochspannungs-Hochleistungssicherungen kontinentaler Bauart. Neben der Ermittlung des T E-Verhaltens in Abhängigkeit von diversen Parametern und der Untersuchung ihrer Ursachen wurden verschiedene Möglichkeiten zur T E-Reduktion entwickelt und verglichen.
Die Bestimmung des T E-Verhaltens stützt sich auf bekannte Meßverfahren der T E-Diagnostik wie Impulsladungsbestimmung und phasenaufgelöste T E-Analyse ( P R P D A). Die Messungen wurden in eigens entwickelten Prüfgefäßen ( Si P K) durchgeführt, die es erlaubten, die Sicherungen definierten Prüfparametern auszusetzen. Die Prüfparameter waren Spannungshöhe, Stromstärke, Druck, Gasart, Temperatur, sowie Art und Feuchte des Löschmittels. Das Löschmittel ist der Hauptverursacher der T E in Sicherungen. In ihm spielen sich sowohl Volumen- als auch Oberflächenentladungsprozesse ab, weshalb das Ladungsspektrum von wenigen p C bis zu mehreren hundert n C reicht. Entsprechend schwankt auch die Impulsrate von wenigen Impulsen pro Sekunde bis zu mehreren hunderttausend. Die T E-Parameter ( Q T E, N) sind über der Prüfzeit (tmeß = 40 min) nicht konstant, sondern sinken in Abhängigkeit verschiedener Parameter. Die stärkste Absenkung wurde bei Strombelastung gefunden. Die Absenkung wird auf die Leitfähigkeit der Sandkornoberflächen und plasmachemische Prozesse wie Ozonbildung zurückgeführt. Die Auswirkungen der T E auf das Schaltverhalten waren bei den untersuchten Prüflingen selbst bei längerer Belastung gering, obwohl eine Erosion der Schmelzleiter festgestellt werden konnte.
Zur Verminderung der T E in Sicherungen wurden verschiedene Verfahren implementiert: Variation von Konstruktionsparametern mit Hilfe einer F E M-Simulation, kapazitive und resistive Feldsteuerung der Sicherung sowie der Sicherungskapselung, Variation der Löschmittelporosität und feuchte.
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