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Integrale dielektrische Diagnose von dreifach-extrudierten VPE-isolierten Mittelspannungskabeln

Frübing, Georg

Inst. Energie- und Automatisierungstechnik

Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Diagnose von Alterungserscheinungen bei VPE-isolierten 20kV-Mittelspannungskabeln, welche den Anforderungen der DIN VDE 0276-620 genügen. Die Untersuchungen zu Alterungserscheinungen konzentrieren sich dabei auf den Vorgang des Water Treeing. Die Diagnosegrößen sind der Verlustfaktor (seine Frequenzabhängigkeit bei 2kV im Bereich von 10mHz bis 100Hz und seine Spannungsabhängigkeit bei 0,1Hz bis 24kV) sowie der Depolarisationsstrom (nach Polarisation im Gleichfeld mit 12kV und 24kV). In einigen Untersuchungen werden auch die Einflussgrößen Temperatur, Feuchte und Gehalt von Vernetzungsspaltprodukten der Isolierung einbezogen. Die Messungen wurden im Labor sowohl an neuen als auch dem Mittelspannungsnetz entnommenen Kabelprüflingen vorgenommen sowie direkt vor Ort an den betreffenden Kabelstrecken durchgeführt. Zur Beurteilung des Alterungszustands der Kabelstrecken wurden auch Garnituren (Endverschlüsse, Muffen, Stecker) einbezogen sowie der Einfluss von äußeren TE und Oberflächenströmen bei hoher Luftfeuchtigkeit behandelt.
This thesis investigates diagnostic methods for integral condition assessment of modern XLPE-insulated 20kV medium-voltage cables, which satisfy the requirements of standard DIN VDE 0276-620 (German version of CENELEC HD 620). Additionally, investigations regarding the water-tree ageing behavior for this cable type are presented. The considered diagnostic parameters are the dissipation factor (in particular, its frequency dependence at 2kV in the frequency range of 10mHz to 100Hz and its voltage dependence at 0,1Hz up to 24kV) and the depolarization current (after polarization with 12kV and 24kV). In some investigations the influences of the parameters temperature, water content and content of curing by-products of the insulation are covered. The measurements were conducted on cable specimens in the laboratory as well as on cable lines on site. Additionally, the effects of accessories (terminations, joints, elbow-connectors), external PD and surface leakage currents on one-site measurement results are incorporated.