Einsatz von Metalloxid-Varistoren zum Überspannungsschutz ...

8 Degradation von Metalloxid-Varistoren Seite 95
8 Degradation von Metalloxid-Varistoren
Mit genauer Kenntnis des Alterungsverhaltens von Varistoren ist es möglich,
Einschätzungen über die zu erwartende Mindestlebensdauer in der entsprechenden
Anwendung zu geben. Neben der Degradation ist ebenfalls der thermisch stabile
Betrieb von besonderer Wichtigkeit, um die Zuverlässigkeit von MO-Ableitern im Netz
zu gewährleisten. Beides ist in den Normen für Überspannungsableiter als Prüfung
vorgeschrieben, wobei die thermische Stabilität beispielsweise in der IEC-Norm
[Norm 2] in der sog. Arbeitsprüfung nachgewiesen wird. Als Teil dieser Arbeitsprüfung
wird ein beschleunigter Alterungsversuch durchgeführt, aus dem die korrigierten
Prüfspannungen Uc* und Ur* für den thermischen Stabilitätstest bestimmt werden.
Ein Ableiter hat im konventionellen Einsatz an dauerhafter Wechselspannung nur eine
geringe Menge an Verlustwärme abzuführen. Allerdings ist auch hier die
Verlustleistung stark von der Betriebstemperatur abhängig, und durch
Degradationseinflüsse sinkt die thermische Stabilitätsgrenze des Ableiters. Die
beschleunigte Alterungsprüfung wird bei erhöhter Betriebstemperatur von 115 °C
während anliegender Dauerwechselspannung durchgeführt. Die Erhöhung ist
allerdings zur Zeitraffung gedacht und dient nicht dem Nachweis thermischer Stabilität,
welche separat nachgewiesen wird: Bei Auftreten eines Überspannungsereignisses
muss der Ableiter Energie aufnehmen und wird so erwärmt. Je nach Menge der
aufzunehmenden Energie wird der Ableiter dabei bis an seine thermische
Stabilitätsgrenze gebracht, so dass in der thermischen Stabilitätsprüfung
nachgewiesen wird, dass der Ableiter nach Energieeintrag in Form von
Hochstoßströmen während des Betriebs an seiner Dauerbetriebsspannung sicher
wieder abkühlt und somit thermisch stabil bleibt. Auf die in [Norm 2] beschriebenen
Arbeitsprüfungen wird an dieser Stelle nicht weiter eingegangen, da mit den hier
untersuchten Prüflingen keine Arbeitsprüfungen durchgeführt wurden. Allerdings wurde
sehr wohl untersucht, ob es Gleichheiten oder Unterschiede bzgl. des
Alterungsverhalten bei konventionellem Betrieb und bei hochfrequenter Belastung im
Umrichterbetrieb gibt, so dass im Folgenden kurz die Prüfprozedur sowie einige
Ergebnisse der beschleunigten Alterungsprüfung nach [Norm 2] vorgestellt werden.