DFG-Forschungsprojekt

Optische und elektrische Erfassung von Entladungsphänomenen an Luftfunkenstrecken

Laufzeit: 01.04.2016 – 31.03.2019 Fördersumme: 504.596 € Verantwortlicher Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Akif Gürlek

Kurzbeschreibung DFG-Förderprojekt:

In Simulationsprogrammen wie ATP/EMTP stehen zur Simulationen von Blitzeinschlägen im Elektroenergienetzen lediglich mathematisch ungenaue Modelle für die Berechnung von schnellveränderlichen Vorgängen zur Verfügung. Dieser Mangel beruht auf die Unkenntnis der physikalischen Vorgänge des Überschlags der Isolatoranordnung infolge eines Blitzeinschlages in eine Freileitung. Alternativ werden für die Isolationskoordination Werte der Überschlagspannung angenommen, die mit einem hohen Sicherheitsfaktor beaufschlagt werden. Um diese Unzulänglichkeit zu beheben, besteht das Hauptanliegen des DFG-Forschungsprojektes darin, die ablaufenden Prozesse beim Überschlag der Isolatoranordnung infolge von Blitzeinschlägen im Elektroenergienetzen messtechnisch zu erfassen und physikalisch zu beschreiben.

Zur Erweiterung der physikalischen Erkenntnisse des Überschlages wird eine bereits entwickelte Messanordnung, die eine Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung darstellt, genutzt. Neben der Spannung können die Ströme an beiden Spitzenelektroden synchron gemessen werden. Der häufig zu betrachtende Überschlag einer Isolatoranordnung wird durch den Durschlag einer Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung nachgebildet.

Die Besonderheit liegt darin, nicht nur den Durchschlagstrom, sondern auch die Ströme vor dem Durchschlag zu erfassen. Nach der Durchführung einer Vielzahl von Messungen werden diese bezüglich der Parameter Ladungsumsatz, Ausbreitung der Ladungsträger im Raum und der Polarität ausgewertet und mit bereits durchgeführten Untersuchungen der Spitze-Platte-Elektrodenanordnung verglichen.

Im Ergebnis der empirischen und statistischen Auswertungen sollen die einzelnen Phasen des Durchschlags für die Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung bei standardisierter Blitzstoßspannung identifiziert und beschrieben werden. Diese bilden die Basis für eine Modellierung der physikalischen Prozesse des Durchschlags im Detail.

Um auftretenden Blitzeinschlägen an realen Isolatoranordnungen Rechnung zu tragen, besteht weiterhin das Vorhaben, die Grundlagen des Durchschlagprozesses bei Verwendung von nicht-standardisierte, oszillierende Blitzstoßspannungen zu schaffen. Hierzu wird eine Erweiterung des Messaufbaus vorgenommen, welche auch im Rahmen dieses Vorhabens umgesetzt werden soll. Nachfolgend sollen Messungen durchgeführt werden, welche den Unterschied im Entladungsverhalten zu standardisierter Blitzstoßspannung aufzeigen.

Kurzbeschreibung der Ziele:

• Physikalische Beschreibung des Durchschlags der Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung bei standardisierter Blitzstoßspannung
• Bewertung des stochastischen Charakters der Entladungsprozesse
• Beschreibung des Einflusses der Polaritäten auf den Entladungsprozess
• Identifikation der Ladungsträgerbewegung im Elektrodenzwischenraum
• Modellvorstellung des Entladungsprozesses bei standardisierter Blitzstoßspannung
• Vergleich des Entladungsverhalten zwischen der Spitze-Spitze- und der bereits durchgeführten Spitze-Platte-Elektrodenanordnung
• Modifizierung des Messaufbaus zur Erzeugung nicht-standardisierte, oszillierender Blitzstoßspannung
• Vergleich  des Entladungsverhaltens bei nicht-standardisierte, oszillierende Blitzstoßspannungen