Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8788
Main Title: Untersuchung des temperatur- und feldstärkeabhängigen Raumladungsverhaltens an einer Schichtanordnung aus Silikonfett und Silikonelastomer mittels automatisierter LIPP-Messungen
Translated Title: Investigation of the temperature and field-strength dependent space charge behaviour of a layer arrangement of silicone grease and silicone elastomer using automated LIPP measurements
Author(s): Spelzhausen, Simon
Referee(s): Plath, Prof. Dr.-Ing. Ronald
Gerhard, Prof. Dr.-Ing. Reimund
Kalkner, Prof. Dr.-Ing. Wilfried
Granting Institution: Technische Universität Berlin
Type: Doctoral Thesis
Language Code: de
Abstract: Mit dem momentanen Ausbau des Übertragungsnetzes durch Gleichspannungs-Erdkabel in Deutschland ergeben sich neue technische Herausforderungen, da es zur Ausbildung von Raumladungen in den Kabelgarnituren kommen kann, wobei hier vor allem die dielektrischen Grenzflächen eine Gefahr für die Betriebssicherheit darstellen. Für ein besseres Verständnis des Raumladungsverhaltens ist die Durchführung von Raumladungsmessungen unumgänglich. Derzeit gibt es dafür kein Verfahren auf Grundlage des Laser Induced Pressure Pulse (LIPP)-Prinzips, das wiederholbare Raumladungsmessungen an dielektrischen Schichtanordnungen ermöglicht. Im ersten Teil dieser Arbeit wird die Entwicklung einer Methode auf Grundlage des LIPP-Prinzips für wiederholbare Raumladungsmessungen an dielektrischen Schichtanordnungen vorgestellt. Im zweiten Teil wird die entwickelte Methode dazu verwendet, das Raumladungsverhalten an der Grenzfläche zwischen Silikonfett und Silikonelastomer in Kabelgarnituren zu beschreiben. Dazu werden Versuche an einer Modellanordnung durchgeführt, welche aus einer von Messingelektroden umschlossenen Schichtanordnung aus Silikonfett und Silikonelastomer besteht. Mit der entwickelten Methode konnte erstmals gezeigt werden, dass wiederholbare Raumladungsmessungen auf Grundlage des LIPP-Prinzips an dielektrischen Schichtanordnungen aus Silikonfett und Silikonelastomer durchgeführt werden können. Das Messsignal besteht dabei aus einem komplexen Reflexionsmuster und wird anhand von Berechnungen und Experimenten interpretiert. Die Komponenten des Signals werden den dielektrischen Grenzflächen in der Modellanordnung zugeordnet. Die Durchführung von Raumladungsmessungen mit der entwickelten Methode an der Modellanordnung aus Silikonfett und Silikonelastomer konnte mit steigenden Temperaturen einen zunehmend exponentiellen Verlauf der Ladungsaufbau- und Ladungsabbauprozesse zeigen. Des Weiteren wurde nachgewiesen, dass sich Ladung an der Grenzfläche unabhängig von der Temperatur und elektrischen Feldstärke schneller abbaut als im Volumen der Schichtanordnung. Durch die entwickelte Methode wurde die Grundlage für automatische und wiederholbare Raumladungsmessungen auf Basis des LIPP-Prinzips an dielektrischen Schichtanordnungen in DC-Kabelgarnituren geschaffen.
With the current expansion of the German transmission grid by DC-cables, new technical challenges arise due to the possibility of the formation of space charges in cable accessories, in which especially the dielectric interfaces pose a danger to operational safety. In order to provide a better understanding of this space charge behaviour, measurements have to be conducted. Currently, no method based on the Laser Induced Pressure Pulse Principle (LIPP) allows repeatable space charge measurements of dielectric layer arrangements over long periods. The first part of this thesis presents the development of a method based on the LIPP-principle for repeatable space charge measurements of dielectric layer arrangements. In the second part, the developed method is applied to describe the space charge behaviour at the interface between silicone grease and silicone elastomer in cable accessories. Experiments are carried out with a model consisting of a layer arrangement of silicone grease and silicone elastomer enclosed by brass electrodes. It was shown for the first time, that repeatable space charge measurements based on the LIPP-principle can be conducted on dielectric layer arrangements of silicone grease and silicone elastomer. The measurement signal consists of a complex pattern of reflections and is interpreted on the basis of calculations and experiments. The signal components are assigned to the individual dielectric interfaces in the model arrangement. The space charge measurements with the developed method of the model consisting of silicone grease and silicone elastomer were able to show an increasing exponential charge build-up and charge decay with rising temperatures. It was shown that, independently of temperature and electric field strength, charge at the interface between silicone grease and silicone elastomer decays faster compared to charge within the volume of the model arrangement. The developed method provides the basis for automatic and repeatable space charge measurements based on the LIPP-principle of dielectric layer arrangements in DC-cable accessories.
URI: https://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/9755
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-8788
Exam Date: 12-Jul-2019
Issue Date: 2019
Date Available: 26-Aug-2019
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): Raumladungen
Kabelgarnituren
Dielektrische Grenzfläche
LIPP
Silikonelastomere
Space Charge
Cable Accessories
Dielectric Interface
LIPP
Silicone Elastomers
License: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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