Elektrische Feldstarkeverteilung von VPE-Kabeln unter Hochspannungsgleichstrombeanspruchung

摘要

Bei der Hochspannungsgleichstrombeanspruchung stellt sich in Kabeln und anderen Isoliersystemen nach dem Ubergang vom dielektrischen Verschiebungsfeld ein stationarer Zustand ein, der massgeblich von der sich einstellenden elektrischen Leitfahigkeit des Isolierstoffes bestimmt wird. Neben der elektrischen Leitfahigkeit bilden sich aber auch temperatur- und feldstarkeabhangige Raumladungen im Isolierstoff aus. Neben einer Umkehr und Erhohung des elektrischen Feldstarkemaximums (Feldinversion) im Inneren des Isolierstoffs konnen diese Effekte auch zu einer Feldstarkeabsenkung an den elektrodennahen Bereichen des Isolierstoffes fuhren. Im Fokus der Betrachtungen steht der Einfluss von Temperatur und elektrischer Feldstarke der Elektrodenanordnung auf die resultierende elektrische Feldstarkeverteilung im Isolierstoff. Anhand von numerischen Feldberechnungen werden mogliche Verteilungen, die durch die Beanspruchung von Kabeln mit hoher Spannung und Stromen entstehen, vorgestellt. Mit Hilfe dieser Berechnungen kann gezeigt werden, wie uber die ermittelte Temperaturverteilung im Kunststoff indirekt die Potential- und elektrische Feldstarkeverteilung im Isolierstoff diagnostiziert werden kann. Ein weiteres Augenmerk richtet sich auf die Vorstellung eines mathematischen Ansatzes zur Beschreibung der Raumladungsdichtefunktion im Isolierstoff. Diese Modellvorstellung dient als Grundlage zur analytischen Bestimmung der elektrischen Feldstarkeverteilung im Isolierstoff.