1997 - Fachgebiet Hochspannungstechnik - Schering-Institut

Schering-Institut
für Hochspannungstechnik und Hochspannungsanlagen
Universität Hannover
UNIVERSITÄT
HANNOVER
1997

Anschriften:
Institut für Hochspannungstechnik und Hochspannungsanlagen - Schering-Institut - ( 3103 *) )
Universität Hannover
Callinstraße 25 A
30167 Hannover
Telefon: 0511/762-2703
Telefax: 0511/762-2726
E-Mail : schering@mbox.si.uni-hannover.de
WWW: http://www.unics.uni-hannover.de/schering
Zum Institut gehörige zusätzliche Gebäudeteile:
Mehrzweckgebäude ( 3408 *) ), 9. Etage, Appelstraße 9 A
Parkhaus ( 3201 *) ), Nienburger Straße 17
*) siehe Lageplan im Anhang
Mitarbeiter des Schering-Instituts (von links):
Dipl.-Ing. Peter Werle, Brigitte Kirsch, Dr.-Ing. Claus-Dieter Ritschel, Dipl.-Ing. Thomas
Koschnitzki, Dipl.-Ing. Jürgen Gärtner, Claus-Dieter Hasselberg, Prof. Dr.-Ing. Ernst
Gockenbach, Erich Semke, Dipl.-Ing. Dirk Wenzel, Ralf Drewes, Prof. Dr.-Ing. habil.
Hossein Borsi, MsEE Weerapun Rungseevijitprapa, Dipl.-Ing. Matthias Krins, Dipl.-Ing.
Ralf Kotte, Patrick Ozou

Liebe Freunde des Schering-lnstitutes,
mit dem Jahresbericht 1997 möchten wir Ihnen einen Überblick über die aktuellen Lehr- und
Forschungstätigkeiten sowie die wichtigsten Ereignisse am Schering-lnstitut geben.
Die seit Jahren andauernde schwierige finanzielle Situation des Landes Niedersachsen zeigt
sich nun in voller Wirkung. Neben der zentralen, zeitlich befristeten Stellensperre müssen zum
Erbringen der finanziellen Auflagen weitere Mitarbeiterstellen vorübergehend unbesetzt
bleiben. Zusätzlich werden für verschiedene Maßnahmen innerhalb des Landes und der
Universität Stellen von den Fachbereichen bzw. den Instituten eingefordert, so daß in den
nächsten Jahren mit einem weiteren Rückgang der personellen Ressourcen am Fachbereich zu
rechnen ist. Aufgrund der Förderung von Forschungsvorhaben durch den Arbeitskreis
industrielle Forschung und die Europäische Union konnten wir für verschiedene
Forschungsgebiete neue Mitarbeiter im vergangenen Jahr gewinnen.
Am 01. Mai hat Herr
Dipl.-Ing. Klaus Hackemack
seine Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter begonnen. Er wird sich mit der Auswertung
von Stoßspannungsimpulsen und der Teilentladungsmessungen an Hochspannungskabeln vor
Ort im Zusammenhang mit dem Alterungsverhalten von vernetztem Polyethylen (VPE)
beschäftigen.
Am 01. Juli hat Herr
Dipl.-Ing. Peter Werle
seine Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter begonnen. Er wird auf dem Gebiet der
mathematischen Behandlung von digitalisierten Meßwerten bei der Stoßspannungsprüfung
und der Teilentladungsmessung an Transformatoren vor
Auswerteverfahren und Störunterdrückungsmethoden arbeiten.
Am 01. November hat Herr
Ort im Hinblick auf
Dipl.-Ing. Ralf Kotte
seine Tätigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter begonnen. Er wird sich mit dem Verhalten
von Reaktionsharzformstoffen mit erhöhter Temperaturbeständigkeit beschäftigen und damit
das seit vielen Jahren bearbeitete Forschungsgebiet der festen Isolierstoffe weiter vertiefen.
Erfreulicherweise hat sich der leichte Anstieg der Anfängerzahlen fortgesetzt, eine
Trendwende im Bereich der ingenieurwissenschaftlichen Studiengänge ist aber leider trotz
vieler Maß- nahmen noch nicht zu erkennen. Es ist jedoch zu hoffen, daß mit der Verstärkung
der Informationstechnik, der Fachbereich hat dies in seinem Namen "Elektrotechnik und
Informationstechnik" bereits zum Ausdruck gebracht, mit der Konzentration auf zentrale
Studienrichtungen und mit der Reform der Studien- und Prüfungsordnungen wieder mehr
Schülerinnen und Schüler für das Ingenieurstudium gewonnen werden können. Der bereits
eingetretene Engpaß bei der Nachfrage nach Absolventen wird sich in den nächsten Jahren
noch verstärken, so daß für die Zukunft sehr gute Berufsaussichten im Ingenieurbereich zu
erwarten sind.
Die Bewertung der Leistungen in Lehre und Forschung wird stärker institutionalisiert. Es ist
dabei zu hoffen, daß objektive Kriterien für die Bewertung gefunden werden und daß diese
Kriterien den jeweiligen Bedingungen des Faches bzw. des Fachbereiches angepaßt werden.
Alle Mitarbeiter des Schering-Institutes stehen daher im Rahmen ihrer Forschungsaufgaben im
engen Kontakt mit dem entsprechenden Partner in der Industrie und den Forschungseinrichtungen,
so daß neben der Betreuung in der Lehre auch aktuelle und interessante
Forschungsaufgaben für die Studierenden im Rahmen der Studien- und Diplomarbeiten zur
Verfügung stehen.
An dieser Stelle möchte ich mich bei allen Partnern in der Industrie sehr herzlich für die gute
Zusammenarbeit und Unterstützung bedanken. Der Deutschen Forschungsgemeinschaft, dem
Arbeitskreis industrielle Forschung, dem Deutschen Akademischen Austauschdienst, der
Alexander von Humboldt Stiftung sowie allen Freunden des Institutes gilt ebenso mein Dank
für die Unterstützung durch Forschungsmittel, Spenden, Prüfaufträge und Anregungen.
Ich wünsche Ihnen auch im Namen von Prof. Beyer und allen Mitarbeitern des Institutes
Gesundheit, Erfolg und Zufriedenheit,
Hannover, im Juni 1998
Prof. Dr.- Ing. E. Gockenbach

Inhaltsübersicht Seite
1 Personelle Besetzung des Institutes 1
2 Lehre
2.1 Vorlesungen, Übungen und Laboratorien 2
2.2 Studienarbeiten 5
2.3 Diplomarbeiten5
2.4 Exkursionen 7
3 Forschung 8
4 Veröffentlichungen und Vorträge 33
5 Mitarbeit in Fachgremien und Verbänden sowie bei Tagungen 39
6 Ereignisse und Kontakte 41
7 Gastwissenschaftler 45
Anhang
Technische Ausstattung
Lageplan
1 Personelle Besetzung des Instituts
- 1 -
Institutsdirektor: Prof. Dr.-Ing. Ernst GOCKENBACH
Emeritus: Prof. em. Dr.-Ing. Manfred BEYER
Privatdozent: Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer v. OLSHAUSEN
Lehrbeauftragter: Dr.-Ing. Rainer BITSCH
Geschäftszimmer: Frau Lisa BECKER
Akademischer Direktor: Prof. Dr.-Ing. habil. Hossein BORSI
Akademischer Rat: Dr.-Ing. Claus-Dieter RITSCHEL
Wissenschaftliche Mitarbeiter: Dipl.-Ing. Knut DUMKE (bis 31.12.)
Dipl.-Ing. Jürgen GÄRTNER
Dipl.-Ing. Klaus HACKEMACK (ab 01.05.)
Dipl.-Ing. Thomas KOSCHNITZKI
Dipl.-Ing. Ralf KOTTE (ab 01.11.)
Dipl.-Ing. Matthias KRINS
Dipl.-Ing. Karsten STRASSBURG (bis 30.09.)
Dipl.-Ing. Dirk WENZEL
Dipl.-Ing. Peter WERLE (ab 01.07.)
Gastwissenschaftler: MsEE Weerapun RUNGSEEVIJITPRAPA
Chulalongkorn Universität, Bangkok, Thailand
Technische Assistentin: Frau Brigitte KIRSCH
Dr.-Ing. Oscar CACHAY
Universidad Nacional del Callao, Lima, Peru
Werkstatt: Feinmechaniker-Meister Karl-Heinz MASKE
Claus-Dieter HASSELBERG
Erich SEMKE
Ralf DREWES
Auszubildender: Patrick OZOU

2 Lehre
2.1 Vorlesungen, Übungen, Laboratorien
Prof. Dr.-Ing. E. Gockenbach
- 2 -
Hochspannungstechnik I WS TV 2
Anwendung, Erzeugung und Messung hoher Wechsel-, Gleich- und Stoßspannungen,
Transformatorkaskaden - Gleichrichterschaltungen zur Spannungsvervielfachung -
Elektrostatische Generatoren - Erzeugung von Stoßspannungen - Stoßspannungsvervielfachungsschaltungen
- Funkenstrecken - Elektrostatische Spannungsmesser -
Kapazitive, ohmsche und gemischte Spannungsteiler - Methoden zur Berechnung
elektrostatischer Felder - Durchschlag von Gasen
Hochspannungstechnik II SS TV 2
Durchschlag flüssiger Isolierstoffe - Elektrischer Durchschlag, Wärmedurchschlag und
Erosionsdurchschlag fester Isolierstoffe - Einflußgrößen auf die Durchschlagspannung -
Dielektrisches Verhalten flüssiger und fester Isolierstoffe - Dielektrische Messungen -
Teilentladungsmessungen
Hochspannungsgeräte WS TV 2
Ein- und Ausschaltvorgänge in Netzen, Betrachtung der dabei auftretenden Überbeanspruchungen
- Funktionsweise und Bauform verschiedener Hochspannungsschalter -
SF6-Anlagen - Strom- und Spannungswandler und ihr Verhalten bei Wanderwellen -
Hochspannungskabel - Spannungsdurchführungen und -ausleitungen - Konstruktion,
Dimensionierung und Betriebsverhalten von Hochspannungs-Leistungskondensatoren -
Ableiter
Isolierstoffe der Elektrotechnik SS TV 2
Physikalische Grundlagen - Elektrisches und dielektrisches Verhalten von Isolierstoffen
und Isolierstoffsystemen wie z.B. Epoxidharzen, Polyesterharzen, Papier, Isolierölen,
chlorierten Biphenylen (PCB), Ersatzflüssigkeiten für PCB, Papier-Öl-Dielektrikum,
hochpolymeren Kunststoffen und Isoliergasen
Grundlagen der Elektrotechnik I WS TV 2
(für Maschinenbauer)
Physikalische Größen, Einheiten, Gleichungen - Grundbegriffe der Elektrotechnik -
Eigenschaften von Widerständen - Elektrische Feldgrößen, Berechnung elektrischer
Felder, Kondensatoren - Energie und Kräfte im elektrischen Feld - Magnetische
Feldgrößen, Berechnung magnetischer Felder - Induktionsgesetz - Gleichstromkreise -
Mathematische Mittel zur Beschreibung elektrischer Vorgänge
Grundlagen der Elektrotechnik II SS TV 2
(für Maschinenbauer)
Wechselstromkreise - Reihenschaltung, Parallelschaltung - Leistungsumsatz - Schwingkreise
- Ausgleichsvorgänge - Mehrphasensysteme - Drehstromsystem, Leistung im
Drehstromsystem - Nicht sinusförmige periodische Vorgänge - Elektrische Meßsysteme
- Energiewandlung - Gleichstrommaschine, Synchronmaschine, Asynchronmaschine -
Elektrische Antriebe - Energieübertragung, Komponenten der Energieübertragung -
Schutzmaßnahmen
Mit Assistenten:
- 3 -
Hochspannungstechnik I (Übungen) WS TU 1
Kaskadenschaltung zur Erzeugung hoher Wechselspannungen - Gleichrichterschaltungen
zur Spannungsvervielfachung - Stoßspannungsschaltungen - Messung hoher
Wechselspannungen - Feldberechnung von verschiedenen geometrischen Anordnungen
Hochspannungsgeräte (Übungen) WS TU 1
Berechnung und Darstellung von Schaltvorgängen in linearen Stromkreisen - Berechnung
statischer und dynamischer Lichtbogenkennlinien - Abschaltung von
Stromkreisen unter Berücksichtigung der Vorgänge im Schalter - Dimensionierung von
SF6-isolierten Anordnungen unter Berücksichtigung festigkeitsmindernder Einflüsse -
Dimensionierung von Spannungswandlern und Durchführungen - Berechnung der
Feldverteilung in Kon- densatordielektrika
Grundlagen der Elektrotechnik I (Übungen) WS TU 1
(für Maschinenbauer)
Berechnung physikalischer Größen - Berechnung des elektrischen Feldes verschiedener
geometrischer Anordnungen - Berechnung elektrischer Ladungen und der Kräfte auf
Ladungen im elektrischen Feld - Berechnung magnetischer Kreise mit und ohne
Luftspalt - Anwendung des Induktionsgesetzes - Berechnung von
Widerstandsnetzwerken
Grundlagen der Elektrotechnik II (Übungen) SS TU 1
(für Maschinenbauer)
Umwandlung von linearen Netzwerken mit Ersatzspannungs- und Ersatzstromquellen -
Wirkungsgrad - Mittelwert, Gleichrichtwert, Leistung nichtsinusförmiger Spannungen
und Ströme - Wechselstromkreise mit variabler Frequenz - Graphische Addition
sinusförmiger phasenverschobener Spannungen mit unterschiedlicher Amplitude -
Berechnung von Impedanzen in Wechselstromkreisen - Schein-, Blind- und
Wirkleistung in Wechselstromkreisen - Kompensation in Wechselstromkreisen -
Berechnung von Wechselstromnetzwerken - Aufladung eines Kondensators mit
Gleichspannung - Symmetrische Drehstromnetze, Stern/Dreieck-Umwandlung
Hochspannungslaboratorium I SS EU 4
Erzeugung und Messung hoher Gleichspannungen - Messung hoher
Wechselspannungen - Erzeugung von Stoßspannungen und Aufnahme von
Stoßkennlinien - Der elektrische Durchschlag in Gasen - Bestimmung der
Durchschlagspannung von festen Isolierstoffen - Verlustfaktormessungen an
verschiedenen Isolierstoffen bei 50 Hz - Ausmessung von elektrischen Feldern -
Bestimmung der Durchschlagspannung von Mineralöl
Hochspannungslaboratorium II WS EU 4
Untersuchungen an einem Modell einer 1500 km langen 220-kV-Hochspannungsfreileitung
- Berechnung und Messung des Übersetzungsfaktors eines Hochspannungstransformators
bei kapazitiver Last - Oszillographische Untersuchungen von Stoßspannungen
an einem Transformatormodell und an verschiedenen Teilern - Verlustfaktormessungen
bei verschiedenen Frequenzen an geerdeten Objekten - Messung von Teilentladungen in
einer Reuse - Entladungsformen an Isolierstoffen beim unvollkommenen Durchschlag -
Einsatz eines Mikrocomputers in der Hochspannungsmeß- und Versuchstechnik -
Externer Laborversuch
Kolloquium über hochspannungstechnische Probleme SS, WS Co 2

Prof. Dr.- Ing. habil. H. Borsi
- 4 -
Hochspannungsmeßtechnik I WS TV 1
Analoge und digitale Meßwerterfassung in der Hochspannungstechnik - Grundlagen,
Aufbau und Funktionsweise von Meßsystemen - Probleme der elektromagnetischen
Verträglichkeit - Schirmung und Filterung
Hochspannungsmeßtechnik II SS TV 1
Verlustfaktor- und Teilentladungsmeßtechnik - 0,1-Hz-Meßtechnik - Messung hoher
schnellveränderlicher Ströme - Probleme und Besonderheiten bei der Messung von
hohen Gleich-, Wechsel- und Stoßspannungen
Dr-.Ing. R. Bitsch
Hochspannungsschaltanlagen und Leitsysteme I WS TV 1
Energiewirtschaftliche Einführung - Grundlagen der Schaltertechnik - Beanspruchung,
Bemessung, Prüfung - Schaltgeräte für Wechselstrom
Hochspannungsschaltanlagen und Leitsysteme II SS TV 1
Schaltanlagen für Wechselstrom - Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragung (HGÜ) -
Statische Kompensatoren - Leitsysteme
Prof. Dr.-Ing. habil. R. v. Olshausen
Hochspannungs- und Hochleistungskabel WS TV 2
Es werden die physikalischen, werkstoff- und fertigungstechnischen Grundlagen von
Mittel-, Hoch- und Höchstspannungskabeln mit den heute gebräuchlichen Dielektrika
(PVC, vernetztes Polyethylen, imprägniertes Papier sowie SF6 als Isoliermedium für
Rohrgasstrecken) und deren Betriebseigenschaften behandelt. Weitere Schwerpunkte
der Vorlesung bilden die für die verschiedenen Kabelarten geeigneten Garnituren
(Endver- schlüsse und Muffen), deren Aufgaben, Funktionsweise, Kontruktion und
Fertigung sowie die im Rahmen der Entwicklung und Qualitätssicherung von Kabeln
und Garnituren erforderlichen elektrischen Prüfungen mit den dabei angewendeten
Meßmethoden.
2.2 Studienarbeiten
Bearbeitungszeit: ca. 3 Monate
2.3 Diplomarbeiten
Bearbeitungszeit : 6 Monate
- 5 -
Bellroth, Klaus:
Aufbau und Inbetriebnahme einer Versuchseinrichtung
zur Prüfung von Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen
in
Kabelgarnituren
Funk, Helge:
Untersuchungen an feldsteuernden Beschichtungen
auf Basis von Siliciumcarbid
Lübbers, Jan:
Untersuchungen zum Gasungsverhalten
von Isolierflüssigkeiten
Röttger, Klaus:
Aktualisierung und Erweiterung einer Programmbibliothek
zur Messung und Verarbeitung
von Teilentladungskenngrößen
Stirl, Tobias:
Messung von Teilentladungen und Vergleich
der Übertragunsfunktionen verschiedener
Transformatoren
Antonischki, Jörn:
Influence of Metal Inclusions on the
Breakdown Strength of Model Cables
von den Benken, Ulrich:
Der Einfluß von Teilentladungen auf die
elektrische Festigkeit von imprägnierten
Isolierpapieren

- 6 -
Berndsen, Martin:
Untersuchung der elektrischen Eigenschaften
von porösen Isolierstoffen am
Beispiel von Sand
Brünen, Rainer:
Auswertung von Stoßspannungen
Fiedeldey, Michael:
Entwicklung und Aufbau einer synthetischen
Prüfeinrichtung für Hochspannungs
und Hochstromuntersuchungen
Galler, Björn:
Bestimmung der Überschlagspannung
von GFK-Stäben unter Öl mit
definierten Oberflächenfehlstellen
Gehrs, Heinrich:
Bestimmung des Feuchteeinflusses auf
die Überschlagspannung von GFK-
Stäben unter Öl
Kotte, Ralf:
Überschlagfestigkeit von verschiedenen
Feststoffmaterialien unter Öl bei Wechselund
Stoßspannungsbeanspruchung
Lindkämper, Holger:
Entwicklung eines zentralen Energiemanagement-Kontrollsystems
für Dienstleistungen
unter Einbeziehung Technischen
Gebäudemanagements
Pöschel, Orleff:
Einfluß einer Fehlstelle auf die Überschlagspannung
von GFK-Stäben unter
Öl bei verschiedenen Rußgehalten
Werle, Peter:
Entwicklung und Realisation von auf
Fuzzy-Logik basierenden Clusteranalysemethode
auf einem Rechnersystem mit
integriertem digitalen Signalprozessor
2.4 Exkursionen
- 7 -
06.02. Studentenexkursion nach Lehrte mit Besichtigung des Umspannwerkes und
des Lastverteilers der PreussenElektra und Durchführung eines Schaltversuches
im Rahmen des Hochspannungslaboratoriums II

3 Forschung
3.1 Arbeitsgebiete
Feste Isolierstoffe
- 8 -
Die elektrischen Eigenschaften von vernetztem Polyethylen (VPE) im Hinblick auf die
Zusam-mensetzung des Werkstoffes (homopolymer, copolymer) und der Qualität der
Leitschichten (glatt, superglatt), das Alterungsverhalten von VPE bei elektrischer, thermischer
und mechanischer Beanspruchung und das Verhalten der Reaktionsharzformstoffe bei
erhöhter Temperatur stehen im Vordergrund der Untersuchungen von festen Isolierstoffen.
Ziele dieser Vorhaben sind die Klärung der Alterungsmechanismen im VPE zur Bewertung der
Restlebens-dauer der Isolierung und die Ertüchtigung der Reaktionsharzformstoffe für die
Anwendung in einem höheren Temperatur- und Leistungsbereich.
Flüssige Isolierstoffe
Die Substitution PCB-haltiger Isolierflüssigkeiten durch andere flüssige Isolierstoffe steht im
Vordergrund dieses Arbeitsgebietes. Dabei sind nicht nur die Untersuchungen der elektrischen
Eigenschaften der reinen Flüssigkeit von Bedeutung, sondern auch deren Mischungen mit
geringen Anteilen von Mineralöl, wie sie sich beim Austausch von PCB-haltigem Mineralöl
durch andere Flüssigkeiten ergeben. Diese Untersuchungen werden von der DFG in einem
Einzelantrag unterstützt. Die Arbeiten mit flüssigen Isolierstoffen werden im Hinblick auf das
Monitoring von Transformatoren durch Gasanalyse und Untersuchungen des Teilentladungsverhaltens
ergänzt.
Teilentladungsmeßtechnik
Die Teilentladungsmessung kann in zwei große Anwendungsgebiete unterteilt werden. Die
Teilentladungsmessung während der Prüfung im Werk oder vor Ort als Bestandteil der
Qualitätssicherung und die Teilentladungsmessung während des Betriebes zur Bestimmung
des Zustandes des Betriebsmittels. Die Aufgaben der Meßtechnik sind für die beiden
Anwendungs-gebiete sehr ähnlich, indem die Unterdrückung von Störsignalen eine
wesentliche Aufgabe darstellt. Über diese Methode hinausgehende Möglichkeiten der
Teilentladungserkennung sind die Anwendung von Mustererkennungsverfahren durch z. B.
neuronale Netze. Da die Erschei-nungsformen der Teilentladungen zum Teil gerätespezifisch
sind, werden z. Z. neben der Erhöhung der Empfindlichkeit der Teilentladungsmessung
Untersuchungen an Transformatoren und Hochspannungskabeln durchgeführt.
In elektrischen Einrichtungen der Diagnosetechnik werden häufig hohe Frequenzen der
Speisespannung benötigt. Bedingt durch die bessere kapazitive Kopplung wird die
Teilentladungserfassung im Vergleich zu 50-Hz Spannungsversorgung erheblich erschwert, so
daß eine Trennung zwischen Nutz- und Störsignal noch dringender ist. Zusätzlich stören die
Teilentladungssignale das Ergebnis der Messungen, so daß nicht nur aus Gründen der
Qualitätssicherung der Isolierstoffertigung die Teilentladungserfassung und Ortung von großer
Bedeutung ist. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Teilentladungsmeß- und Ortungssystems
in festen Isolierstoffen für hohe Frequenzen, wobei neben der Spannungseinspeisung
auch die Stromeinspeisung berücksichtigt werden muß.
Hochspannungsprüftechnik
- 9 -
Im Rahmen der Normenarbeit für digitale Meßwerterfassungssysteme und der Auswertung
von digital aufgezeichneten Stoßspannungen und Stoßströmen werden Verfahren erarbeitet,
die eine einfache und robuste Auswertung für stoßförmigen Verlauf zulassen.
Im Rahmen eines EU-Forschungsvorhabens werden die verschiedenen, in der Praxis
angewandten Auswerteverfahren zusammengetragen und verglichen. Unter Berücksichtigung
der für das Prüfergebnis physikalisch relevanten Parameter sollen Vorschläge für die
Auswertung der gemessenen Stoßspannungen und die derzeit gültigen Vorschriften erarbeitet
werden. Wichtig ist bei diesem Vorhaben die Einbeziehung der für die verschiedenen Geräte
(Transformatoren, Kabel, Schaltanlagen, Freiluft) wichtigen Parameter (Stirnzeit,
Scheitelwert, Überschwingen) und das Einbringen der Erfahrungen aus den in der Praxis
angewandten Auswerteverfahren.
Monitoring
Die Überwachung von elektrischen Betriebsmitteln (Monitoring) nimmt in ihrer Bedeutung
immer stärker zu, da durch das Monitoring eine Erhöhung der Betriebssicherheit erreicht
werden kann und in Zukunft eine stärkere Belastung der Betriebsmittel erwartet wird. Die
Anforderungen an die Erfassungssysteme sind hohe Zuverlässigkeit und Einsatz unter
Betriebsbedingungen. Ausgehend von diesen Randbedingungen sind Parameter zu ermitteln,
aus denen auf eine Veränderung des Betriebsmittels und eine mittelbare oder unmittelbare
Beeinträchtigung der Betriebstüchtigkeit geschlossen werden kann. Die zur Zeit laufenden
Untersuchungen beschränken sich im wesentlichen auf zwei Betriebsmittel, kunststoffisolierte
Hochspannungskabel und gasisolierte Schaltanlagen. Dabei steht bei den Hochspannungskabeln
die Erkennung von Wasser im Schirmbereich und die Erkennung der Entwicklung von
sogenannten Wasserbäumchen im Vordergrund. Bei den gasisolierten Schaltanlagen liegt der
Schwerpunkt in der frühzeitigen Erkennung von Teilentladungen unter verschiedenen
Bedingungen wie Feuchtigkeit, Druck und Alterungsverhalten der eingesetzten Isolierstoffe.
Elektromagnetische Verträglichkeit und Blitzschutz
In diesen Arbeitsgebieten sind Untersuchungen an Blitzschutzeinrichtungen hinsichtlich ihrer
Stromtragfähigkeit und Stromaufteilung enthalten, insbesondere das Zusammenwirken von
metallischen Komponenten und Kohlefaserwerkstoffen, sowie die Beeinflussungen von Blitzentladungen
auf Leitungen in Abhängigkeit ihres Aufbaues, ihrer Lage und ihrer Einkopplungswege.
Die Nachbildungen direkter und indirekter Effekte einer Blitzentladung werden an Komponenten
und Modellanordnungen vorgenommen. Die Messungen und Berechnungen der
induzierten Spannungen auf verschiedenen Meßleitungen lassen eine Bewertung der Schutzmaßnahmen
und der Art der Verlegung zu. Mit empfindlichen Videosystemen ist auch eine
eindeutige Funkendetektion im Innenraum einer Modellanordnung möglich, so daß eine
Bewertung der verschiedenen Verbindungselemente ermöglicht wird. Ziele dieses Forschungsvorhabens
sind die Verbesserung der Blitzschutzmaßnahmen und die Erarbeitung von
Empfehlungen von Blitzschutzmaßnahmen für zukünftige Konstruktionen.

3.2 Berichte
Dipl.-Ing. K. Dumke
- 10 -
"Untersuchungen zum Gasungsverhalten von synthetischen Isolierflüssigkeiten"
Untersuchungen zum Gasungsverhalten von Isolierflüssigkeiten befassen sich hauptsächlich
mit den Konzentrationen gelöster Gase in Isolierflüssigkeiten sowie der für die Erzeugung
einer bestimmten Konzentration notwendigen Energie. Neben den Konzentrationen dieser
gelösten Gase ist jedoch auch die Menge und die Zusammensetzung der ungelösten Gase von
großer Bedeutung. Diese Gase können z. B. durch Teilentladungen, thermische Fehler oder
Lichtbögen infolge von Schalthandlungen entstehen. Die Analyse der Zusammensetzung
dieser Gase ermöglicht Rückschlüsse auf die Art der Fehler in Transformatoren und Hochspannungswandlern.
In Laboruntersuchungen wurden in den Isolierflüssigkeiten Mineralöl, Esterflüssigkeit und
Siliconflüssigkeit verschiedene Fehler wie Teilentladungen, Überhitzung und
Schalthandlungen simuliert. Dazu wurden die Isolierflüssigkeiten den unterschiedlichen
Belastungen unter definierten Bedingungen in entsprechenden Versuchsanordnungen
ausgesetzt. Bild 1 zeigt das Prüfgefäß zur TE-Belastung von Isolierflüssigkeiten mit angeschlossenen
Elementen zum Auffangen der ungelösten Zersetzungsgase, Bild 2 zeigt den
Versuchsaufbau zur thermischen Belastung von Isolierflüssigkeiten.
3
6
7
7
1
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1 Einlaß für Füllgas (Argon 5.6)
2 Anschluß für Gaschromatographen
3 Ausgleichsgefäß
4 Meßbürette
5 Hochspannungsanschluß
6 Isoliermantelgefäß
7 Erdungsanschluß
Bild 1
Prüfgefäß zur TE-Belastung von
Isolierflüssigkeiten
2
4
5
~ 220 V
1 2
A
V
A
11
4
3
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1 Handstelltransformator
2 Stromwandler (200 A)
3 Meßstromwandler
4 Anschluß für Argon 5.6
5 Anschluß für Gaschromatographen
6 Meßbürette
7 Anschlußvorrichtung für Heizdraht
8 Trichter
9 Widerstandsdraht
10 Prüfgefäß
11 Ausgleichsgefäß
Bild 2
Versuchsaufbau und Prüfgefäß zur lokalen
thermischen Belastung von Isolierflüssigkeiten
5
6
7
8
9
1
- 11 -
Die TE-Belastung der Isolierflüssigkeiten erfolgte bei Spannungen bis zu 70 kV in einer
Nadel-Platte-Konfiguration. Die Erfassung, Verarbeitung und Speicherung der relevanten TE-
Kenngrößen mit Hilfe eines PC-gesteuerten TE-Meßsystems gestattete im Anschluß an die
TE-Belastungen eine genaue Auswertung.
In Bild 3 sind exemplarisch einige gemessene Verläufe der Impulsrate und der Impulsladung
über der Zeit für die untersuchten Isolierflüssigkeiten dargestellt. Bei dieser Art der TE-
Belastung ist eine exponentielle Abnahme der TE-Impulsrate über der Zeit bei nahezu
konstanter scheinbarer Ladung der TE-Impulse zu erkennen, die aus früheren Untersuchungen
für Nadel-Platte-Anordnungen bereits als typisch bekannt ist.
N
1x10 5
1x10 6
/h
1x10 4
1x10 3
r 0 = 5 µm
Mineralöl
Esterflüssigkeit
Siliconfluid
1x10 2
0 125 250
t
375 500
s
4000
C
3000
2000
r
0
= 5 µm
Siliconfluid
Mineralöl
1000
Esterflüssigkeit
0
0 125 250 375 500
Bild 3 TE-Impulsrate N und TE-Impulsladung qs von Isolierflüssigkeiten über der Versuchsdauer
t
asvolumen
10
ml
1
0,1
Esterflüssigkeit
Siliconflüssigkeit
Mineralöl
0,01
0,1 1 10 Ws 100
TE-Energie
Bild 4
Abhängigkeit der entstandenen, ungelösten
Gase von der TE-Energie
Bild 4 zeigt für das Volumen dieser während der
intensiven TE-Belastung entstandenen Gase eine
lineare Abhängigkeit von der TE-Energie sowie
ein sehr ähnliches Verhalten der drei Isolierflüssigkeiten
bezüglich des bei gleicher TE-Belastung
entstehenden Gasvolumens.
Die Untersuchungen zeigten weiter, daß für Entstehung
und Nachweis von ungelösten Gasen
infolge von TE eine Mindestenergie einzelner
Impulse und gleichzeitig eine hohe Impulsrate N
erforderlich sind. Hinsichtlich der Zusammensetzung
besitzen die Isolierflüssigkeiten ein sehr
ähnliches Verhalten. Die Zersetzungsgase
bestehen für alle hier untersuchten Isolierflüssigkeiten
zu etwa 95 % aus H2 und weniger als
4 % aus CH4. Bei der Belastung von Isolierflüssigkeiten mit
Entladungen konnte eine vergleichbare Zusammensetzung der ungelösten Gase mit einem
Wasserstoffanteil von über 90 % nachgewiesen werden. Die Spannungsform - netzfrequente
Entladungen bzw. Entladungen mit impulsförmigen Spannungen - scheint dabei von
untergeordneter Rolle zu sein. Die im Anschluß an die Simulation einer thermischen Belastung
analysierten, ungelösten Gase zeigten für alle untersuchten Isolierflüssigkeiten fast identische
Zusammensetzungen für den Temperaturbereich von 300 °C - 900 °C. Die Zersetzungsgase
bestehen hauptsächlich aus H2 (60 %), Methan (> 20 %) und Ethen (10 - 20 %).
t

- 12 -
In den Untersuchungen wurde insgesamt eine von der Art der Zersetzung abhängige und
unterschiedliche Zusammensetzung der ungelösten Gase nachgewiesen. Die Zersetzungsgase
bestehen für alle simulierten Fehler hauptsächlich aus Wasserstoff, wobei der Anteil in der
Folge thermischer Fehler - Entladung - Teilentladung ansteigt. Eine Klassifikation der Zusammensetzung
der ungelösten Gase nach dem Fehlerkriterium von Dörnenburg für ungelöste
Gase führt für alle untersuchten Isolierflüssigkeiten zur weitgehend korrekten Erkennung der
unter Laborbedingungen simulierten Fehler.
Dipl.-Ing. J. Gärtner
"Teilentladungsarme Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen"
Teilentladungsarme Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen (HH-Sicherungen) besitzen
neben den Merkmalen üblicher HH-Sicherungen feldsteuernde Schichten zur Homogenisierung
des Feldverlaufs.
Es wurden erstmals Sicherungen mit Feldsteuerschichten
realisiert und getestet, bei denen die Feldsteuerschicht
direkt auf das Sicherungsrohr aufgebracht
wird, so daß sie Bestandteil des Rohres ist. Zur Verwendung
kamen Feldsteuerschichten auf keramischer
Basis und auf Basis von organischen Bindemitteln wie
Silikon- und Epoxidharz. In beiden Fällen wurde Siliziumkarbid
(SiC) als leitfähiger Zusatz eingebracht.
Beispiele solcher Sicherungsrohre sind in Bild 1 dargestellt.
Die so gefertigten Sicherungen wurden in einem Hochleistungsfeld
getestet, wobei neben den normalen
Messungen (DIN VDE 0670, Teil 4) besondere Aufmerksamkeit
der Messung des Reststroms galt, der
durch die Ableitung der Feldsteuerschicht verursacht
wird.
Da es sich bei den Sicherungen um Prototypen handelte
stand zu befürchten, daß einige Sicherungen versagten.
Dies ist nicht ungewöhnlich und liegt an der
Tatsache, daß in diesem frühen Produktstadium noch
nicht alle Details aufeinander abgestimmt sind. Aus
Bild 1 Sicherungsrohre mit
diesem Grund wurde während der Schaltversuche eine
leitfähiger Beschichtung
Hochgeschwindigkeits-Videokamera eingesetzt, um
bei einem eventuellen Versagen der Sicherungen genauere
Informationen zu erhalten.
Die Modifizierung des Versuchsaufbaus zur Schaltprüfung
für die Messung des Reststromes bestand in einem
Sicherung
Meßsystem
zusätzlichen Leistungsschalter, der einen Meßwiderstand
in den Erdzweig der Sicherung einschalten
Meßshunt
konnte (Bild 2), nachdem der hohe Abschaltstrom
und Schalter
abgeklungen war. Aus Sicherheitsgründen wurde der
Schalter nur jeweils für den Meßaugenblick betätigt.
Die Meßergebnisse spiegeln den für die Leitschicht auf
Basis von SiC typischen Verlauf wieder (Bild 3).
Erwartungsgemäß tritt das Strommaximum im Spannungsmaximum
auf.
Bild 2 Nachstrommeßeinrichtung
Prüfkreis
VDE 0670
- 13 -
Die Untersuchungen ergaben, daß nahezu alle Sicherungen die in der Norm veranschlagten
Grenzwerte erreichten.
Einige wenige Prüflinge versagten jedoch, wobei mit Hilfe der Hochgeschwindigkeitskamera
die Fehlerursache gefunden werden konnte. In Bild 4 ist ein Ausschnitt einer Videosequenz
abgebildet. Das Bildformat ist durch das besondere Aufzeichnungsverfahren der Hochgeschwindigkeitskammera
vorgegeben. Es werden immer zwei Bilder pro Fernsehhalbbild aufgezeichnet.
Bild 3 Nachstrom einer Sicherungs-Muffenkombination
a)
b)
Sicherungshalter
Sicherung
Stromindikator
Bild 4 Sicherung im Schaltversuch
a) t = 7 ms, b) t = 11 ms
Lichterscheinung
Um die Sicherung in ihrer vollen
Länge zu erfassen, wurde die
Kamera um 90° geschwenkt. In
Bild 4a sieht man die Sicherung
kurz nach dem Anschalten des
Prüfstromes. Bild 4b zeigt eine
Lichterscheinung im rechten (in
Realität oberen) Kappenbereich,
die durch das Austreten von
Plasma oder heißen Gasen verursacht
wird. Es ist auch zu erkennen,
daß sich die Sicherungskappe
gegenüber Bild 4a leicht
verdreht hat. Im nächsten Bild
(1 ms später) tritt schon der
Lichtbogen aus und zerstört die
Sicherung. Da das Rohr zunächst
intakt bleibt, liegt hier der Fehler
offenbar in den für diese Rohre
ungeeigneten Sicherungskappen.
Insgesamt zeigten die Untersuchung
jedoch, daß teilentladungsarme
HH-Sicherungen mit feldsteuernden
Schichten realisierbar
sind, so daß einem verstärkten
Einsatz von Monitoringsystemen
auch im Mittelspannungsbereich
und der immer leistungsstärker
werdenden TE-Meßtechnik
Rechnung getragen werden kann.
Durch Verwendung teilentladungsarmer
HH-Sicherungen
können ”Fehlalarme” ausgeschlossen
werden.

- 14 -
Dipl.-Ing. T. Koschnitzki
"Das Teilentladungsverhalten von gießharzisolierten Spulen bei Beanspruchung mit höherfrequenten
Spannungen"
Durch Hohlräume, Risse oder Verunreinigungen in gießharzisolierten Systemen können unter
normalen Betriebsbedingungen Teilentladungen (TE) entstehen, die für eine elektrische Alterung
bzw. einen eventuellen Erosionsdurchschlag der Isolierstoffsysteme verantwortlich sind.
Um Aussagen über die Qualität und die voraussichtliche Lebensdauer einer Isolierung zu
erhalten, werden daher TE-Messungen durchgeführt. Aufgrund der Entwicklungen im Bereich
der Gießharztransformatoren gibt es eine Fülle von Untersuchungen und Veröffentlichungen
über die TE-Meßtechnik und das TE-Verhalten von gießharzisolierten Spulen bei
Beanspruchung mit Wechselspannungen mit einer Frequenz von 50 Hz. Dagegen ist das TE-
Verhalten von gießharzisolierten Spulen bei Beanspruchung mit höherfrequenten Spannungen
weitgehend unbekannt.
Die hier untersuchten Spulensysteme werden im realen Betrieb mit höherfrequenten, sinusförmigen
Spannungen im Bereich von 1 kHz bis 5 kHz beansprucht. Um Aussagen über die
Qualität dieser Spulen treffen zu können, sind daher TE-Messungen bei Beanspruchung mit
höherfrequenten Spannungen notwendig.
Hierzu wurde am Institut ein Aufbau entwickelt, der es gestattet, die Spulensysteme mit Spannungen
im Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 10 kHz mit der erforderlichen Spannungsamplitude
zu beaufschlagen. Der Aufbau (Bild 1) besteht aus einem Serienresonanzkreis, der
von einem Leistungsverstärker gespeist wird. Weiterhin besteht der Resonanzkreis aus der
speziell angefertigten Resonanzspule Lr und der Prüflingskapazität Cp der Isolierstrecke
zwischen 2 Spulensystemen.
Funktionsgenerator
Bild 1 Serienresonanzprüfkreis
L r
Verstärker
Die Anforderungen an das TE-Meßsystem ergeben sich direkt aus der Frequenz der
Hochspannung. Demnach müssen die untere Grenzfrequenz und die Bandbreite des TE-
Meßsystems so ausgelegt werden, daß die Oberwellen der Hochspannung unterdrückt werden
und die Impulsantwortzeit ausreichend ist, um Meßfehler durch unzulässige
Impulsüberlagerung zu vermeiden. Dabei ist zu beachten, daß die Impulsantwortzeit von der
Bandbreite des TE-Meßsystems abhängig ist. Aus diesen Gründen wurde am Schering-Institut
ein speziell für diesen Fall geeignetes TE-Meßsystem entwickelt.
Um eine Interpretation der TE-Meßergebnisse bei höherfrequenten Beanspruchungen zu ermöglichen,
ist ein Vergleich mit Ergebnissen bei Beanspruchung mit 50 Hz notwendig. Es
wurden am Schering-Institut TE-Messungen bei höherfrequenten- und 50-Hz-Spannungsbeanspruchungen
an 6 verschiedenen Prüflingen durchgeführt. Die Ergebnisse der Messungen sind
in Tabelle 1 als Vergleich der TE-Einsetzspannung Ue und des TE-Ladungsinhaltes Q der
beiden Beanspruchungsarten dargestellt.
Gemäß den in Tabelle 1 dargestellten Ergebnissen, sind die TE-Einsetzspannung und der TE-
Ladungsinhalt für beide Beanspruchungsarten nahezu identisch. Hieraus kann gefolgert wer-
C p
+
-
u(t)
Prüfling Ue Q
HF / 50 Hz HF / 50 Hz
1 1 1.2
2 1.1 1.1
3 1 1.1
4 0.9 0.7
5 1 1
6 1.1 1.5
Tabelle 1
Vergleich der TE-Einsetzspannung
und des TE-Ladungsinhaltes bei
verschiedenen Frequenzen
Impulsamplitude bei 50Hz [V]
Impulsamplitude bei 4 kHz [V]
0,8
0,6
0,4
0,2
0
-0,2
-0,4
-0,6
- 15 -
den, daß das TE-Verhalten der untersuchten
Spulen bei höheren Frequenzen durch TE-
Messungen bei 50 Hz ermittelt werden kann.
Da für eine Zerstörung der Isolierschicht die TE-
Energie pro Zeiteinheit entscheidend ist, wurde
ein Vergleich der TE-Energie bei einer
Beanspruchung mit einer Frequenz von 4 kHz und
50 Hz durchgeführt. Der Faktor zwischen den TE-
Energien, um den die Beanspruchung der
Isolierstrecke bei 4 kHz im Vergleich zu 50 Hz
höher ausfällt, wurde zu etwa 50 bestimmt. In
Bild 2 wird dieser Sachverhalt durch einen
Vergleich der TE-Impulsanzahl beider Beanspruchungsarten
für einen Zeitabschnitt von 25 ms
veranschaulicht.
-0,8
0 5 10 15 20 25
Time [ms]
0,6
0,4
0,2
0
-0,2
-0,4
Bild 2 Vergleich der TE-Impulsanzahl
-0,6
0 5 10 15 20 25
Time [ms]
Aus den Untersuchungen können folgende Ergebnisse abgeleitet werden:
• In bezug auf die TE-Einsetzspannung und den TE-Ladungsinhalt kann das Verhalten der
untersuchten Spulen im Frequenzbereich zwischen 1 kHz und 5 kHz durch TE-Messungen
bei von 50 Hz ermittelt werden.
• Aufgrund der mit der Frequenz steigenden Impulsanzahl und TE-Energie pro Zeiteinheit,
steigt die Beanspruchung der Isolierstrecke mit der Frequenz.

Dr.-Ing. C.-D. Ritschel
- 16 -
"Blitzschutzuntersuchungen an CFK-Flugzeugkomponenten"
Die Anwendung der CFK-Technologie bietet im Flugzeugbau eine Reihe von überzeugenden
Vorteilen gegenüber der herkömmlichen Bauweise. Für die sich in der Entwicklung befindenden
Tragflächen eines großen Passagierflugzeuges bedeutet dies: 15 bis 20 Prozent Gewichtsersparnis,
günstige Beeinflussung des elastischen Verhaltens durch entsprechenden Laminataufbau,
geringes Ermüdungsverhalten und keine Korrosion.
Allerdings erfordert der strukturelle Aufbau dieses Verbundwerkstoffes mit seinen charakteristischen
elektrischen Eigenschaften, insbesondere seiner geringen Stromtragfähigkeit, ein
geeignetes Blitzschutzkonzept.
Es kommt hierbei darauf an, grobe Strukturschäden im Falle
eines Blitzschlages so gering zu halten, daß das Flugzeug flugfähig
bleibt und strukturmechanisch zwar unbedeutende, aber
für den Integraltankbereich äußerst gefährliche Effekte wie die
Entstehung von Zündfunken und hot spots zu verhindern.
Für die Detektion von Zündfunken bewährt sich seit etwa zwei
Jahren ein Videosystem mit Mikro-Kamera. Neu am Schering-
Institut ist der Einsatz einer Infrarotkamera, durch
Unterstützung des Instituts für Elektrowärme der Universität
Hannover, zur Temperaturmessung an CFK-Elementen unter
Blitzbeanspruchung, wodurch die Palette der Hilfsmittel zur
Prüfung der Wirksamkeit von Blitzschutzmaßnahmen erweitert
wurde. Der Vorteil dieser Temperaturmeßmethode liegt darin,
daß die transienten Temperaturvorgänge an der CFK-
Oberfläche berührungslos, flächig und zeitaufgelöst aufgenommen
werden können.
CFK-Komponente
IR-Kamera
Bild 1 Schematische
Darstellung des
Versuchaufbaus
Das verwendete IR-Kamerasystem hat einen kurzwelligen Halbleiterdetektor mit einem spektralen
Empfindlichkeitsbereich von 2 bis 5 µm. Die Prüflingsoberfläche wird mit 85 x 130
Bildpunkten mit Hilfe eines in der Kamera vorhandenen Spiegelsystems abgetastet. Die Bildfolgefrequenz
beträgt 6,25 Hz. Bei einer Entfernung von 1 m vom Meßobjekt und einem Bildwinkel
von 7° sind die Abmessungen des Blickfeldes etwa 10 cm x10 cm und die des
kleinsten auflösbaren Punktes etwa 1,2 mm x 0,8 mm. Die Kamera besitzt einen analogen
Videoausgang, dessen Signal über eine 10-m-Leitung zur A/D-Wandlerkarte des in der geschirmten
Kabine befindlichen PC gelangt. Hier werden die Rohdaten auf einer Festplatte
gespeichert und im Anschluß an den
200
2 Versuch ausgewertet. Unter Berück-
kA
100
kA
1
sichtigung einer 8-Bit-Quantisierung
bei der digitalen Bildverarbeitung
liegt die thermische Auflösung bei
etwa 0,5 K.
0
0
Um eine Oberfläche zu gewährleisten,
die eine homogene Wärme-
-100
-1 strahlung emittiert, werden die
unterschiedlichen Oberflächen-
-200
-2
0 0,5 100 200 300 400 500 600 700 ms
Bild 2 Blitzstromverlauf
abschnitte der Proben mit einem von
der PTB zertifizierten Schwärzungslack
(Emmissionsgrad ε = 0,95)
beschichtet.
- 17 -
Der prinzipielle Versuchsaufbau geht aus der
Skizze in Bild 1 hervor. Das im Schnitt dargestellte
CFK-Bauteil wird über einen kurzen
Lichtbogen mit dem Blitzstrom beaufschlagt.
Die IR-Kamera erfaßt die Erwärmung der
dem Lichtbogen abgewandten Rückwandoberfläche.
Der Blitzstrom setzt sich zusammen aus einem
oszillierenden Stoßstromanteil, der innerhalb
von 500 µs abgeklungen ist, mit Amplituden
zwischen 100 kA und 200 kA sowie
einem Langzeitanteil von einigen hundert
Ampere und einer Dauer von 80 bis 800 ms,
was Ladungsmengen von etwa 30 bis 300 C
entspricht (Bild 2).
Ein Beispiel für die Temperaturverteilung an
einer CFK-Rückwand im Zeitaugenblick der
Bild 3 Temperaturverteilung auf der CFK-
Rückwandoberfläche
maximalen Temperatur zeigt Bild 3. Der Ort der Maximaltemperatur ist durch ein weißes Fadenkreuz
markiert. Entlang dieser weißen Linien verläuft das unterhalb bzw. rechts des Isothermendiagramms
dargestellte Temperaturprofil. Im waagerechten Profil sind die durch unterschiedliche
Wanddicken bedingten Temperaturstufen zu erkennen.
Der zeitliche Temperaturverlauf im Oberflächenpunkt der Maximaltemperatur ergibt sich aus
den mit der Bildfrequenz von 6,25 Hz aufeinanderfolgenden Einzelwerten (Bild 4). An den
hier dargestellten Kurven ist eine deutliche Abhängigkeit von der Höhe der Blitzbelastung zu
erkennen, wobei sich der Langzeitanteil des Blitzstromes mit 184 C durch Zerstörung des
Blitzschutzsystems sehr stark auswirkt (Kurve 1). Bemerkenswert ist weiterhin die schwache
Wärmeleitfähigkeit des CFK (langsamer Temperaturanstieg, Kurve 3) gegenüber der eines
Schraubverbindungselementes aus Titan (schneller Temperaturanstieg, Kurve 2).
Ein Vergleich der Zeitachsen in Bild 2 und Bild 4 läßt erkennen, daß der Temperaturanstieg
erst nach dem vollständigen Abklingen des Blitzstromes verzögert einsetzt.
Die umfassende Auswertung aller Ver-
120
suche zeigt, daß die Temperaturerhö-
°C
100
1
hung ∆T gegenüber einer Umgebungstemperatur
von 17°C je nach Wanddicke
und Blitzbelastung zwischen 6°C
80
und 21°C liegt. Metallische Verbindungselemente
erreichen maximal ∆T =
60
40
2
46°C. Zerstört der Lichtbogen das Blitzschutzsystem
oder ist der Blitzschutz
bereits vorgeschädigt, so daß der
Blitzstrom in die Struktur eindringt, so
20
3 erwärmt sich die Struktur auf der
Rückwand je nach Wanddicke und
0
0 10 20 30 40 s 50
Blitzbelastung bis auf ∆T = 84°C. In
keinem Fall wird die kritische Entzündungstemperatur
eines Kraftstoff/Luft-
Bild 4 Zeitlicher Verlauf der Maximaltemperatur Gemisches von 220°C erreicht.
1 CFK-Rückwand 94 kA, 0,33 MJ/Ω, 184 C
2 Verbindungselement 186 kA, 1,93 MJ/Ω, 30 C
3 CFK-Rückwand 94 kA, 0,33 MJ/Ω, 29 C

Dipl.-Ing. R. Kotte, Dipl.-Ing. M. Krins
- 18 -
"Einfluß von Feuchtigkeit auf die elektrische Festigkeit eines keramischen Isoliermaterials"
Für die elektrische Isolation in Anlagen mit sehr hohen Betriebstemperaturen ist die Auswahl
an geeigneten Materialien begrenzt. Hier bieten sich z. B. keramische Werkstoffe an, die sich
unter anderem durch eine hohe Hitzebeständigkeit und gute elektrische sowie dielektrische
Eigenschaften auszeichnen.
Bei dem im Rahmen der vorgestellten Untersuchungen eingesetzten Keramik-Werkstoff
handelt es sich um ein Produkt auf der Basis von Aluminiumoxid. Das im Ausgangszustand in
Pulverform vorliegende Isoliermaterial wird mit Hilfe einer Plasmaflamme bei extrem hohen
Temperaturen von ca. 20000 °C auf das zu isolierende Trägermaterial aufgebrannt. Als
Prüflinge kamen bei den hier durchgeführten Versuchen Vierkantrohre aus Edelstahl mit
einem Querschnitt von (36 • 36) mm2 und einer Länge von 195 mm zum Einsatz. Die
Stahlkörper waren an den vier Längsseiten sowie an einer der Stirnflächen mit der Keramik
beschichtet. Die zweite Stirnfläche mußte aufgrund der erforderlichen Kontaktierungsmöglichkeit
des Stahlrohres unisoliert bleiben.
Die Versuche zur elektrischen Stehspannungsfestigkeit der Keramik wurden an Anordnungen,
bestehend aus jeweils zwei aufeinanderliegenden Probekörpern, durchgeführt. Durch das
Eigengewicht des oberen Prüflings war ein konstanter Anpreßdruck zwischen den
Kontaktflächen gewährleistet. Für die Messungen wurde der obere Prüfling mit Hochspannung
und der untere mit Erdpotential verbunden. Die Beanspruchung der Anordnung
erfolgte mit Gleichspannung im 60-s-Stufentest mit einer Anfangsspannung von 500 V sowie
einer Stufenweite von ebenfalls 500 V.
Bei der Bestimmung des Isolationswiderstands des Keramik-Werkstoffs bildete jeweils der
Edelstahlkorpus des Prüflings die eine Elektrode. Die Gegenelektrode wurde mit Hilfe einer
polierten Kupferplatte realisiert, auf der die Probe für die Messungen plaziert wurde. Die
Ermittlung des Widerstands erfolgte nach dem Strom-Spannungs-Verfahren. Dabei wurde der
durch den Prüfling fließende Strom eine Minute nach dem Anlegen der Beanspruchungs-
Gleichspannung von 500 V gemessen.
Es wurden Meßwerte bei relativen Umgebungsfeuchten von 33 %, 60 % und 90 % aufgenommen.
Zusätzlich wurden Proben nach einer fünfminütigen Lagerung in Wasser den Festigkeitsversuchen
unterzogen und die dabei ermittelten Werte einer Luftfeuchtigkeit von 100 %
zugeordnet. In Bild 1 sind die bei Raumtemperatur bestimmten mittleren Stehspannungen der
Isolieranordnung in Abhängigkeit von der relativen Luftfeuchtigkeit dargestellt. Tabelle 1 enthält
die je Probenkollektiv gemessenen Minimalwerte des Widerstands der Keramik-Beschichtung
für die untersuchten relativen
Umgebungsfeuchten.
mittlere Stehspannung
3,0
2,5 kV
2,0
1,5
1,0
0,5
0,0
30 40 50 60 70 80 90 % 100
rel. Luftfeuchtigkeit
Bild 1
Stehspannungsfestigkeit der Keramik-Schicht
in Abhängigkeit von der relativen
Luftfeuchtigkeit
rel.
minimaler
Luftfeuchtigkeit Widerstand
[%] [MΩ]
33 200
60 2
90 0,2
Tabelle 1
Minimalwiderstand der Keramik-Schicht
für verschiedene relative Luftfeuchtigkeiten
- 19 -
Sowohl aus Bild 1 als auch aus Tabelle 1 geht hervor, daß mit zunehmender relativer Luftfeuchtigkeit
und damit einhergehender ansteigender Feuchtigkeit des keramischen Isoliermaterials
die elektrische Festigkeit der Anordnung stark abnimmt. So ist bei Raumtemperatur
und einem relativen Feuchtegrad der Luft von 33 % eine elektrische Stehfestigkeit der
Anordnung von etwa 2,1 kV zu verzeichnen, die sich jedoch bei 90 % relativer
Luftfeuchtigkeit um ca. 70 % auf etwa 0,6 kV verringert. Im Anschluß an eine Lagerung der
Proben in Wasser kann an der Isolierung keine Spannungsfestigkeit mehr ermittelt werden, da
die Keramik-Beschichtung offensichtlich galvanisch leitend wird. Somit ist die Stehspannungsfestigkeit
der Prüflingsanordnung für eine relative Luftfeuchtigkeit von 100 % zu 0 kV
angegeben.
Ein ähnlicher Einfluß der Feuchtigkeit ist auch für den Isolationswiderstand der untersuchten
Beschichtung zu verzeichnen, wie die in Tabelle 1 aufgeführten Werte verdeutlichen. Bei
einer relativen Luftfeuchtigkeit von 33 % kann für den somit vergleichsweise trockenen
Isolierstoff noch ein Minimalwiderstand von 200 MΩ ermittelt werden. Das Isoliervermögen
des Materials nimmt jedoch mit steigendem Feuchtegrad der Luft stark ab und beträgt bei
einem Wassergehalt der Luft von 90 % nur noch ca. 200 kΩ, was 0,1 % des Ausgangs-Isolationswiderstands
entspricht. Ausgehend von den Experimenten zur Spannungsfestigkeit kann
für das Material bei einer Luftfeuchtigkeit von 100 % ein gegen null strebender Isolationswiderstand
angenommen werden.
Als Ursache für die hohe Empfindlichkeit des Materials gegenüber der Umgebungsfeuchte ist
die Porosität des Werkstoffs zu nennen. Das zur Herstellung der Beschichtung verwendete
Pulver weist zu 90 % eine Korngröße von < 23 µm auf. An den dadurch bedingten Unregelmäßigkeiten
in der Oberflächenbeschaffenheit der Keramik-Schicht kann es zu Wasserablagerungen
kommen, die zu einer Verringerung der elektrischen Festigkeit der Isolation führen.
Den vorangegangenen Ausführungen ist zu entnehmen, daß ein Kontakt des untersuchten
keramischen Materials mit Wasser vermieden werden sollte. Daher ist der Einsatz dieses
Isolierstoffs auf Systeme beschränkt, in denen stets ein definiertes, möglichst trockenes Klima
vorherrscht bzw. einzustellen ist.
Dipl.-Ing. M. Krins
"Einfluß von Ruß auf die Stoßspannungsfestigkeit von Ölstrecken im inhomogenen Feld"
Mit Stufenschaltern ausgerüstete Leistungstransformatoren sind in vielen Fällen direkt an das
Freileitungsnetz angeschlossen, so daß die Isolation des Stufenschalters auch atmosphärischen
Überspannungen ausgesetzt sein kann.
Mit Blick auf diese Tatsache wurden als Fortführung der im letzten Jahresbericht vorgestellten
Untersuchungen mit Wechselspannung ergänzende Messungen zum Einfluß von Rußpartikeln
auf die Durchschlagfestigkeit von Ölstrecken in einem stark divergenten elektrischen Feld bei
Beanspruchung mit negativer und positiver Blitzstoßspannung durchgeführt. Bei der
gewählten Elektrodenkonfiguration handelte es sich um eine vertikale Anordnung aus zwei
Rogowski-Profil-Elektroden, wobei in die obere Elektrode zur Nachbildung einer definierten
Fehlstelle eine Nadel mit einem Spitzenradius von 50 µm eingebracht wurde. Die Nadelspitze
ragte um 7 mm aus der Plattenelektrode heraus, so daß das Feld vornehmlich durch die vorgeschobene
Spitze determiniert war. Für die Untersuchungen wurde ein Stoßspannungsgenerator
verwendet, der eine maximale Ausgangsspannung von 310 kV mit einer Wellenform von
1,2/50 µs lieferte. Die Stufenspannung wurde zu 10 kV gewählt, und die Ölstrecke im
zeitlichen Abstand von 15 s jeweils mit fünf Impulsen pro Stufe beansprucht.
In Bild 1 sind die bei Raumtemperatur ermittelten Durchschlagspannungen von technisch
reinem sowie einem verrußten Mineralöl in Abhängigkeit von der Schlagweite für negative
und positive Polarität der Blitzstoßspannung aufgetragen. Die Ölfeuchte betrug bei diesen
Versuchen jeweils 20 ppm.

Durchschlagspannung
U
D
300
250 kV
200
150
- 20 -
100
50
E neg. Pol.Reinöl
gweite pos. sPol.Reinöl
neg. Pol.Rußöl
0
pos. Pol.Rußöl
0 10 20 30 40 50 mm 60 70
Dem Diagramm kann entnommen
werden, daß sich für Reinöl und
Rußöl bei einer Beanspruchung mit
positiver Blitzstoßspannung geringere
Festigkeitswerte ergeben als
bei negativer Polarität. Dieses Verhalten
ist auf die unterschiedliche
Beschleunigungsrichtung der Ladungsträger
zurückzuführen. Bei
negativer Polarität werden Elektronen
von der Nadelspitze in die
jeweilige Flüssigkeit emittiert, bei
positiver Polarität werden dagegen
negative Ladungsträger aus dem
Flüssigkeitsvolumen in Richtung
Nadel bewegt.
Darüber hinaus kann aus den Kurven
abgeleitet werden, daß bei ne-
gativer Blitzstoßspannung die Festigkeitswerte des Rußöls im gesamten betrachteten Schlagweitenbereich
ca. 20 % unter den korrespondierenden Durchschlagspannungen von Reinöl
liegen. Ursächlich hierfür ist die positive Polarität der Rußpartikel, die den Ruß bei Impulsbeanspruchung
als eine positive Raumladung im Öl erscheinen läßt. Bei Beanspruchung mit
negativer Blitzstoßspannung bedeutet dies eine virtuelle Verschiebung der Anode in Richtung
der Kathode, was mit einer Reduktion der Schlagweite vergleichbar ist. Ferner führt die Anwesenheit
der positiv geladenen Rußteilchen vor der Nadelkathode zu einer zusätzlichen Feldüberhöhung
an der Nadelspitze und folglich zu einer verstärkten Elektroneninjektion, so daß
sich deutlich niedrigere Festigkeitswerte ergeben als bei Reinöl.
Dipl.-Ing. M. Krins
Schlagweite s
Bild 1 Durchschlagspannungen UD von Rein- und
Rußöl in Abhängigkeit von der Schlagweite s
bei negativer bzw. positiver Blitzstoßspannungs-Polarität
"Überschlagverhalten verschiedener Feststoffmaterialien in verrußtem Mineralöl"
Die Entstehung von verrußtem Mineralöl in Anlagen der Hochspannungstechnik unter
normalen Betriebsbedingungen ist in Deutschland mehr oder weniger auf Stufenschalter von
Transformatoren begrenzt. Während der Schalthandlungen tritt ein Lichtbogen auf, der zu
einer pyrolytischen Zersetzung des Schaltöls unter der Bildung von Rußpartikeln führt.
Bedingt durch die elektrischen Feldkräfte können sich diese Rußteilchen auf den Oberflächen
der eingesetzten Feststoffmaterialien, z. B. glasfaserverstärktes
Epoxidharz, absetzen und das
1
2
∅ 10 mm
���� �
����
���� �
�
(1) Rogowski-Profil-Elektrode
(2) Prüfling
Schlagweite
s
Bild 1 Verwendete Elektrodenanordnung
Überschlagverhalten entlang der Feststoff/Flüssigkeits-Grenzfläche
beeinflussen.
Vor diesem Hintergrund wurde in der in Bild 1
dargestellten Elektrodenanordnung im homogenen
Feld zwischen zwei Rogowski-Profil-
Elektroden das Überschlagverhalten von verschiedenen
Feststoff/Öl-Grenzflächen bei
Wechselspannungsbeanspruchung mit einer
Spannungssteigerungsgeschwindigkeit von
1 kV/s näher untersucht. Im Mittelpunkt des
Interesses stand dabei die Fragestellung,
welchen Einfluß eine Variation der Feststoff-
Permittivität sowie der Struktur der Feststoff-
- 21 -
Oberfläche auf die elektrische Festigkeit des Mehrstoffsystems insbesondere bei Anwesenheit
von Rußpartikeln hat. Als Prüflinge kamen glasfaserverstärkte Isolierstoffstäbe aus Polyesterharz
und lackiertem Epoxidharz sowie Polyethylen-Stäbe, jeweils mit einem Durchmesser von
10 mm, zum Einsatz (s. Tabelle 1). Neben Reinöl gelangte als weitere Isolierflüssigkeit ein
Rußöl zur Anwendung. Die Ölfeuchte betrug bei allen Versuchsreihen 20 ppm, die
Temperatur variierte zwischen 18 und 21 °C.
Material εr Ra [µm]
Polyesterharz 4,8 1,8
lackiertes Epoxidharz 4,5 2,2
Polyethylen 2,3 0,6
Tabelle 1 Dielektrizitätszahl εr und arithmetischer Mittenrauhwert Ra der untersuchten
Materialien
In Bild 2A sind die unter Reinöl ermittelten Überschlagspannungen der drei untersuchten
Materialien in Abhängigkeit von der Schlagweite dargestellt. Darüber hinaus wurden zu Vergleichszwecken
zusätzlich die korrespondierenden Durchschlagspannungen der reinen Ölstrecke
ohne Prüfling in das Diagramm mit aufgenommen.
Der Darstellung läßt sich entnehmen, daß mit dem Einbringen eines Polyester- bzw. eines
lackierten Epoxidharz-Prüflings in die Ölstrecke eine signifikante Festigkeitseinbuße im
Vergleich zur freien Ölstrecke verbunden ist, die mit zunehmender Schlagweite ausgeprägter
Durch-/Überschlagspannung
U
D/Ü
Durch-/Überschlagspannung
U
D/Ü
200
160 kV
120
A
80
40
freie Ölstrecke
Polyethylen
lack. Epoxidharz
0
Polyesterharz
0 10 20 30 40 50 mm 60 70
200
160 kV
120
B
Schlagweite s
80
40
freie Ölstrecke
Polyethylen
lack. Epoxidharz
0
Polyesterharz
0 10 20 30 40 50 mm 60 70
Schlagweite s
Bild 2 Durch- bzw. Überschlagspannungen UD/Ü
in Abhängigkeit von der Schlagweite s
(A) Reinöl
(B) Rußöl
wird. Dabei ergibt sich im Falle der
Polyesterharz-Stäbe die stärkste
Reduktion der Festigkeit, die bezogen
auf die Durchschlagspannung der
reinen Ölstrecke mit 25 bis 30 %
angegeben werden kann. Eine
Ursache für dieses Verhalten ist in
dem Permittivitäts-Unterschied
zwischen dem Polyesterharz mit
einer Dielektrizitätszahl von 4,8 und
der Isolierflüssigkeit mit einer
Dielektrizitätszahl von 2,2 in Kombination
mit Oberflächenrauhigkeiten
zu sehen. In diesem Zusammenhang
durchgeführte Untersuchungen des
Oberflächenfeinprofils haben gezeigt,
daß an der Oberfläche der beiden
faserverstärkten Materialien lokal
Stellen mit sehr großer Oberflächenrauhigkeit
auftreten und folglich die
beanspruchte Feststoff/Öl-Grenzfläche
nicht als eine ideale
Parallelschaltung, sondern vielmehr
als eine teilweise Reihenschaltung
von glasfaserverstärktem Material
und flüssigem Dielektrikum zu betrachten
ist. Bedingt durch die
geringere Dielektrizitätszahl des Öls
führt dies zu Feldüberhöhungen im
Ölvolumen in der Nähe der Grenzfläche
und somit zu der im Vergleich
zur freien Ölstrecke niedrigeren
Festigkeit des Mehrstoffsystems. Die
Richtigkeit dieser Theorie wird durch
die Tatsache gestärkt, daß bei Ver-

- 22 -
wendung der lackierten glasfaserverstärkten Epoxidharz-Prüflinge mit einer Dielektrizitätszahl
von 4,5 im gesamten untersuchten Schlagweitenbereich eine signifikante Erhöhung der Überschlagfestigkeit
um 15 bis 25 % im Vergleich zu den Polyesterharz-Stäben zu verzeichnen ist.
Eine weitere Angleichung der Permittivitäten zwischen Öl (2,2) und Feststoff-Dielektrikum
unter Verwendung der Polyethylen-Stäbe mit einer Dielektrizitätszahl von 2,3 resultiert dann
sogar in einer elektrischen Festigkeit, die annähernd der Durchschlagspannung der freien
Ölstrecke entspricht. In diesem Zusammenhang ist hinsichtlich des Überschlagverhaltens von
Materialien, deren arithmetischer Mittenrauhwert Ra vornehmlich durch das Auftreten von
lokal begrenzten Orten an der Oberfläche mit sehr hoher Rauhigkeit bestimmt ist, dem Permittivitäts-Unterschied
zwischen festem und flüssigem Dielektrikum offensichtlich ein
größerer Einfluß zuzuschreiben als dem arithmetischen Mittenrauhwert. Dies wird deutlich am
Beispiel der beiden glasfaserverstärkten Materialien. Trotz eines geringeren arithmetischen
Mittenrauhwertes der Polyesterharz-Stäbe von Ra = 1,8 µm weisen sie deutlich niedrigere
Überschlagwerte auf als die lackierten Epoxidharz-Prüflinge mit Ra = 2,2 µm.
Betrachtet man die unter Rußöl ermittelten Resultate, welche in Bild 2B aufgetragen sind, so
ergeben sich hinsichtlich des Überschlagverhaltens analoge Tendenzen wie unter Reinöl.
Daraus kann abgeleitet werden, daß bezüglich des Einflusses unterschiedlicher Permittivitäten
von festem und flüssigem Dielektrikum sowie der Oberflächenrauhigkeit der Isolierstoffstäbe
auf die Überschlagfestigkeit bei Verwendung von Rußöl offensichtlich die gleichen physikalischen
Mechanismen wirksam sind wie in technisch reinem Mineralöl. Dabei ist jedoch
zusätzlich zu berücksichtigen, daß bei Applikation der faserverstärkten Materialien mit ihrer
sehr unregelmäßigen rauhen Oberflächenstruktur unter Rußöl eine Anlagerung von einzelnen
Rußpartikeln an Stellen lokaler Feldüberhöhungen auf den Oberflächen der Stäbe auftritt,
deren Ursache auf der Oberflächenrauhigkeit sowie dem Permittivitäts-Unterschied beruht.
Die Folge ist eine Reduktion der tangential zur Grenzfläche verlaufenden elektrischen Feldkomponente
und die Möglichkeit einer damit einhergehenden leichten Festigkeitszunahme
gegenüber Reinöl. Im Gegensatz dazu findet bei Polyethylen, das annähernd die gleiche
Dielektrizitätszahl wie die Isolierflüssigkeit sowie ein sehr glattes und regelmäßiges
Oberflächenprofil besitzt, keine Anlagerung von Rußteilchen auf den Prüflingen statt, so daß
hier den Rußpartikeln im Öl nur mehr oder weniger ein Störstellencharakter zuzusprechen ist,
der für eine leichte Reduzierung der Überschlagfestigkeit im Vergleich zu Reinöl sorgt.
Die vornehmliche Ausbreitung einer Entladung entlang einer Feststoff/Öl-Grenzfläche kann
zur Ausbildung von Entladungsspuren auf der Oberfläche der Feststoffisolation führen,
welche die dann noch verbleibende Restfestigkeit der Gesamtanordnung, je nach verwendetem
Feststoffmaterial, nachhaltig beeinflussen können. Dabei haben die experimentellen
Untersuchungen gezeigt, daß bei einer Beanspruchung im homogenen Feld unter Rein- und
Rußöl die faserverstärkten Materialien sehr viel häufiger vom Auftreten einer Oberflächenerosion
während der Überschlagentwicklung betroffen sind als beispielsweise Polyethylen.
Eine Ursache für die vergleichsweise hohe Spurbildungsrate bei den glasfaserverstärkten
Materialien ist in der Tatsache zu sehen, daß aufgrund lokal auftretender Stellen mit hoher
Oberflächenrauhigkeit in Kombination mit dem Permittivitäts-Unterschied sowie den dadurch
bedingten Feldüberhöhungen die Entladung in Richtung der Feststoffoberfläche geleitet und
ihr zumindest teilweises Vorwachsen auf der Oberfläche erleichtert wird. Hingegen erwies
sich für Polyethylen mit seiner glatten Oberflächenstruktur sowie seinem geringen Permittivitäts-Unterschied
zur Isolierflüssigkeit das Auftreten eines Oberflächen-„trackings“ als
eher selten.
In Bild 3 sind die sich nach dem Auftreten einer Entladungsspur auf der Feststoffoberfläche
ergebenden Restfestigkeiten exemplarisch für ein glasfaserverstärktes Material sowie für
Polyethylen jeweils für Beanspruchungen unter Rein- bzw. Rußöl festgehalten. Die Schlagweite
wurde als Parameter in die Diagramme aufgenommen.
Rußöl Reinöl
Überschlagspannung
vor/nach Spurbildung
Überschlagspannung
vor/nach Spurbildung
180
150 V
120
90
60
30
0
180
150 V
120
90
60
30
Polyesterharz
- 23 -
5 mm
10 mm
20 mm
30 mm
40 mm
für s = 5 mm keine Spurbildung
Polyethylen
0
0 1 2 3 4 0 1 2 3 4
N nach Spurbildung
N nach Spurbildung
Bild 3 Überschlagspannungen von Polyesterharz- und Polyethylen-Prüflingen vor und nach
einem Oberflächen-„tracking“ in Abhängigkeit von der Überschlaganzahl N nach
Entstehung der ersten Entladungsspur
Aus der Darstellung läßt sich die Erkenntnis ableiten, daß bei faserigen Materialien sowohl
unter Rein- als auch unter Rußöl die Restfestigkeit nach einem „tracking“ signifikant reduziert
ist. Dies kann auf ein Ablösen bzw. partielles Absplittern einzelner Glasfasern von der
Oberfläche während des Überschlages zurückgeführt werden, an denen dann bei einer
erneuten Beanspruchung aufgrund der zusätzlich durch sie hervorgerufenen Feldüberhöhungen
der Überschlag bei deutlich niedrigeren Werten eingeleitet wird. Im Gegensatz dazu hat
bei Polyethylen, bedingt durch seine anders geartete Oberfläche, die Ausbildung einer Überschlagspur
auf der Feststoffoberfläche praktisch keinen Einfluß auf die Festigkeit bei einer
nachfolgenden Beanpruchung.
Dipl.-Ing. D. Wenzel
"Auswertung von Teilentladungsmessungen an Transformatoren mit Clusteralgorithmen"
Zur Erkennung von Defekten an Hochspannungsgeräten werden vor der Auslieferung an den
Betreiber zahlreiche Prüfungen mit Teilentladungs(TE)-Messungen durchgeführt. Da viele
Defekte aber erst durch Alterung der Isolierung im Betrieb entstehen, sind diese bei den
abschließenden Untersuchungen in der Fabrik nicht feststellbar. Aus diesem Grund ist eine
Erfassung der TE-Aktivität vor Ort sinnvoll. Konventionelle TE-Messungen basieren auf
schmalbandigen Meßtechniken und lassen daher keine Diskriminierung von TE- und
Störimpulsen zu, so daß bei Vor-Ort-Messungen eine breitbandige Signalauskopplung
erforderlich ist.
In den letzten Jahren wurden am Schering-Institut zahlreiche Algorithmen untersucht und entwickelt,
die eine Trennung von breitbandig aufgezeichneten TE- und Störimpulsen ermöglichen.
Viele dieser Algorithmen leisten zudem auch einen Beitrag zur Fehlstellenlokalisierung.
Da aber die meisten dieser Verfahren Referenzmuster benötigen, die insbesondere für
Transformatoren im Netzbetrieb nur schwer zu erhalten sind, wurde untersucht, ob sich auch
Algorithmen für eine Störunterdrückung eignen, die kein Vorwissen über die zu erwartenden
Impulsklassen erfordern. Eine wesentliche Gruppe dieser Verfahren stellen
Clusteralgorithmen dar.

- 24 -
Clusteralgorithmen detektieren selbständig ohne Zuhilfenahme von Referenzimpulsen
Gemeinsamkeiten in Mustern und teilen diese in homogene Gruppen ein. Dabei wird
berücksichtigt, daß die Muster innerhalb einer Gruppe möglichst ähnlich sind, während sich
die Cluster untereinander weitestgehend unterscheiden. Zur Beschreibung der Ähnlichkeit
bzw. Verschiedenheit der Muster im Merkmalsraum dienen als Distanzmaße häufig der
Euklidische Abstand und der City-Block-Abstand. Neben der Mustereinteilung ergeben sich
für jede Gruppe Clusterzentren, die berechnete Referenzsignale darstellen.
Zur Veranschaulichung einer Clusteranalyse soll beispielhaft ein Datensatz dienen, der drei
Dreiecke, ein Viereck und drei Fünfecke enthält. Nach einer Verarbeitung der Muster könnte
z. B. die in Bild 1 dargestellte Aufteilung in zwei Cluster erfolgt sein, wobei der Algorithmus
idealerweise die Anzahl der Ecken als Unterscheidungskriterium verwendet.
4
5
1
3
6
7
2
Clusterung
Bild 1
Clusterung eines
Datensatzes mit
geometrischen Figuren
Zur Ermittlung der Eignung von Clusteralgorithmen für die TE-Meßtechnik wurden
- die ISODATA-Methode
- das Fuzzy-ISODATA-Verfahren und ein
- neuer selbstorganisierender Fuzzy-Clusteralgorithmus
untersucht. Der "scharfe" konventionelle ISODATA-Algorithmus (Iterative Self-Organisation
Data Analysis Techniques A) bestimmt die optimale Gruppenanzahl selbständig, während der
zum Vergleich in die Untersuchungen einbezogene "unscharfe" Fuzzy-ISODATA-Algorithmus
(vgl. Jahresbericht 1994) die Vorgabe der Clusteranzahl erfordert. Dafür erlaubt diese
Methode aber partielle Zuordnungen der Muster zu mehreren Clustern, so daß im Beispiel das
Viereck den Drei- und Fünfecken zu gleichen Anteilen zugewiesen werden kann. Da beide
Verfahren Vor- und Nachteile aufweisen, wurde ein neuer selbstorganisierender Fuzzy-
Clusteralgorithmus entwickelt, der deren positive Eigenschaften kombiniert und somit nach
Vorgabe der Unschärfe eine Mustereinteilung bei selbständiger Ermittlung der optimalen
Clusteranzahl vornimmt. Um in allen Verarbeitungsstufen möglichst wenig Vorwissen
einzubringen, wird auch die Initialisierung der Algorithmen nicht mit Hilfe von
Referenzmustern vorgenommen, sondern zufällig durchgeführt.
Durchführung
Nadelhalter
Hochspannungswicklung
Nadel
3
1
v 1
Clusterzentren
2
C 1
C 2
VER
HP A/D
HP : Hochpaßfilter
VER : Verstärker
A/D : Digitalisierer
Bild 2
Versuchsaufbau zur Erzeugung von TE-Impulsen an einem Transformator unter Spannung
4
5
v 2
Cluster 1 Cluster 2
6
7
- 25 -
Die Auskopplung der bei den Untersuchungen verwendeten TE-Impulse erfolgte an der Oberspannungsdurchführung
eines 36 kV/380 V-Transformators. Bei diesem wurde eine Kesselwand
durch eine Plexiglasscheibe ersetzt, so daß der Aktivteil zu sehen ist. Damit läßt sich
eine an einer Stange befestigte Nadel gezielt vor den Wicklungen plazieren, um TE-Impulse
an verschiedenen Wicklungsabschnitten zu initiieren, während der Transformator unter
Spannung steht. Bei dem in Bild 2 wiedergegebenen Versuchsaufbau ist der
Transformatorkessel zur besseren Übersicht nicht abgebildet.
Beispiele für am ersten und vierten Wicklungsabschnitt der Oberspannungswicklung erzeugte
TE-Impulse sind in Bild 3 aufgeführt. Es sind deutlich die unterschiedlichen, für den jeweiligen
Wicklungsabschnitt charakteristischen Signalformen zu erkennen.
)
U
500
250
0
-250
-500
mV
µs
0 12,8 25,6 38,4 51,2
t
b)
200
100 V
0
U -100
-200
0 12,8 25,6 38,4 µs 51,2
TE an Wicklungsabschnitt 1 TE an Wicklungsabschnitt 4
Bild 3 TE-Impulse am ersten und vierten Wicklungsabschnitt des Transformators
Die verwendeten Störimpulse wurden an einem Leistungstransformator (220 kV/110 kV/200
MVA) vor Ort aufgezeichnet. Zur Simulation von fehlgetriggerten "Störimpulsen" dienen synthetisch
generierte AM-Schwingungen. Die mit einer Abtastfrequenz von 20 MHz digitalisierten
Signale werden auf ihre Maximalamplituden getriggert und mit einem Pretrigger von
20 % versehen. Um zuverlässige Ergebnisse zu erhalten, liegen den Untersuchungen nahezu
1000 Muster zugrunde.
Die Clusteranalysen mit dem ISODATA-Verfahren und dem neuen Algorithmus starten mit
einer Clusteranzahl von fünf, während der Parameter der Unschärfe bei der Fuzzy-ISODATA-
Methode und beim neuen Algorithmus einen Wert von drei erhält. Den Fehler bei der Impulsdiskriminierung
mit den drei Algorithmen für jeweils beide Distanzmaße zeigt Bild 4. Sowohl
das ISODATA-Verfahren als auch der neue Fuzzy-Clusteralgorithmus generieren jeweils selbständig
drei Gruppen, während diese Anzahl bei der Analyse mit dem Fuzzy-ISODATA-
Algorithmus vorgegeben wurde.
Fehler
0,6
%
0,4
0,2
0
Euklidischer Abstand
City-Block-Abstand
ISODATA Fuzzy-ISODATA Neuer Algorithmus
Bild 4
Fehler bei der Separierung von TE- und Störimpulsen mit Hilfe von Clusteralgorithmen

- 26 -
Bild 5 zeigt beispielhaft die Clusterzentren bei Einteilung der Muster mit dem neuen Algorithmus
unter Verwendung der Euklidischen Distanz. Während die ersten beiden Cluster die TE-
Impulse enthalten, vereint der dritte Cluster die Störsignale. Die TE-Impulse werden auf zwei
Gruppen aufgeteilt, da ihre Maximalamplituden je nach Entstehungsort positiv oder negativ
sind und aufgrund der Impulstriggerung auf die Maximalwerte somit vollkommen
unterschiedliche Muster entstehen.
a)
b)
c)
CZ/1
CZ/1
CZ/1
1
0,5
0
-0,5
1
0,5
0
-0,5
-1
0,2
0,1
0
-0,1
0 64 128 192 256
Z : Clusterzentrum Abtastwerte
Bild 5 Vom neuen Algorithmus generierte Clusterzentren für TE- (a, b) und Störimpulse (c)
Die Untersuchungen verdeutlichen, daß sich mit Hilfe der Clusteralgorithmen Störunterdrückungen
von mehr als 99 % erreichen lassen. Damit sind alle untersuchten Verfahren für
eine Auswertung von breitbandigen TE-Messungen geeignet. Nach Anpassung der Parameter
ermöglichen die Clusteralgorithmen zusätzlich eine Gruppierung der TE-Impulse
entsprechend ihrer Entstehungsorte, so daß sich mit Hilfe dieser Verfahren auch eine Ortung
der Fehlstellen im Transformator realisieren läßt. Da das ISODATA-Verfahren und der neue
Algorithmus neben der Mustereinteilung auch die Clusteranzahl selbständig berechnen, ist mit
diesen Methoden eine Impulsdiskriminierung ohne Vorwissen über die Signalformen und -
klassen möglich.
Dipl.-Ing. P. Werle
"Digitale Erfassung und Auswertung von Blitzstoßspannungsparametern"
Durch die Verwendung von analogen Meßsystemen ist die Bestimmung von Blitz- und Schaltstoßspannungsparametern,
wie sie in den Normen IEC 60-1 bzw. VDE 0432-1 vorgesehen ist,
begrenzt, da eine Evaluierung der Messungen nur manuell vorgenommen werden kann. In den
letzten Jahren wurden deshalb die analogen Meßgeräte weitestgehend durch preisgünstigere
und leistungsfähigere digitale Meßsysteme ersetzt, welche die erwähnten Einschränkungen
bezüglich der Meßdatenauswertung nicht aufweisen.
Der Einsatz digitaler Meßtechnik führte jedoch auch zu einigen Problemen, insbesondere hinsichtlich
einer Automatisierung der Erfassung von in den Normen definierten
charakteristischen Kenngrößen für Blitzstoßspannungen. Diese Schwierigkeiten sind
hauptsächlich darauf zurückzuführen, daß in der IEC 60-1 bzw. VDE 0432-1 keine
- 27 -
eindeutigen Prozeduren zur Bestimmung dieser Kennwerte angegeben sind. Aus diesem
Grund führen verschiedene Institutionen die Parameterbestimmung auf unterschiedliche Art
durch, so daß letztendlich eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse nicht immer gewährleistet ist,
obwohl die entsprechenden Normen beachtet und eingehalten wurden.
Um künftig solchen Problemen entgegenwirken zu können, eine eindeutige Bewertung der
Kenngrößen sowie eine Einschätzung der Einflüsse dieser Größen auf die Durchschlagfestigkeit
zu ermöglichen und damit in letzter Konsequenz die Stoßspannungsprüfung
effektiver zu gestalten, wurde die Durchführung eines europäischen Projektes beschlossen.
Teinehmer dieses Projektes sind neben dem Schering-Institut die folgenden Institutionen:
KEMA, Niederlande, L.C.O.E., Spanien und NGC, England.
Die Ziele des Projektes sind:
• Festlegung signifikanter Kenngrößen zur Charakterisierung von Blitzstoßspannungen,
• Etablierung eindeutiger Algorithmen zur Bestimmung dieser Kenngrößen und
• Unterbreitung von Vorschlägen zur Verbesserung der entscheidenden Abschnitte der
Normen IEC 60-1 bzw. VDE 0432-1.
Zu Beginn des Projektes war es zunächst erforderlich, Informationen über die Probleme zu
sammeln, die Hersteller von Hochspannungsanlagen sowie Test- und Kalibrierlabore bei der
Ermittlung von Blitzstoßspannungskenngrößen haben. Dazu wurden an verschiedene
Hersteller und Labore entsprechende Fragebögen versandt, deren Auswertung die
Notwendigkeit dieses Projektes bestätigte.
Aus den Fragebögen wurde zum einen ersichtlich, daß unterschiedliche Institutionen verschiedene
Algorithmen zur Bestimmung der Kenngrößen verwenden und zum anderen, daß einige
der benutzten Algorithmen zum Teil größere Unterschiede zu den in den Normen festgelegten
Auswerteprozeduren aufweisen.
Zusätzlich erfolgten Literaturrecherchen über das Durchschlagverhalten verschiedener Isoliermaterialien
bei Blitzstoßspannungsbeanspruchungen, um Erkenntnisse über den Einfluß der
charakteristischen Stoßspannungskenngrößen auf das Durchschlagverhalten zu gewinnen. Wie
sich dabei zeigte, sind in den letzten 10 Jahren nur wenige Informationen auf diesem Gebiet
publiziert bzw. präsentiert worden, so daß es notwendig erschien, dahingehende Untersuchungen
durchzuführen. Dazu war es jedoch zunächst erforderlich, einen geeigneten Stoßspannungskreis
aufzubauen, ein entsprechendes Meßsystem auszuwählen und eine einheitliche
Auswertungssoftware zu entwickeln.
Die Auswertung umfangreicher Simulationen unter Berücksichtigung der Anforderungen
führte zu der im Bild 1 dargestellten Schaltung. Diese Schaltung besteht aus zwei Teilkreisen,
von denen der obere eine genormte Blitzstoßspannung (1.2/50) generiert, welche am
Testobjekt mit einer schwingenden Spannung überlagert wird. Auf diese Weise ist es möglich,
Blitzstoßspannungen mit Schwingungen beliebiger Amplituden und Frequenzen zu superponieren,
wie dies schematisch im rechten Teil des Bildes dargestellt ist.
Der Hauptvorteil der verwendeten Schaltung liegt in der Möglichkeit, die Blitzstoßspannung
und den überlagerten schwingenden Spannungsanteil separat zu erzeugen, zu erfassen und
auszuwerten. Dies ist vor allem bei der Bestimmung der Spannungsparameter entsprechend
der Norm hilfreich, da es dazu in einigen Fällen nötig ist, eine mittlere, geglättete Kurve
heranzuziehen, welche in unserem Fall der gemessenen überlagerungsfreien
Blitzstoßspannung entspricht.
Ein Nachteil der Schaltung ist darin zu sehen, daß sämtliche Elemente des Schwingkreises für
die maximal auftretende Stoßspannung ausgelegt sein müssen, da diese im Falle eines Durchschlags
des Testobjektes direkt am Schwingkreis anliegt. Deshalb wurden auch alle

- 28 -
Meßsysteme mit speziellen Schutzschaltungen versehen, um eine Gefährdung dieser Geräte
durch Spannungsüberhöhungen auszuschließen. Zusätzlich muß auf eine richtige
Dimensionierung der Bauteile geachtet werden. So muß beispielsweise die Impedanz des
Testobjekts wesentlich größer sein als die der beiden Teilkreise, da nur dann ein minimaler
Einfluß der Teilschaltungen aufeinander gewährleistet ist.
•
•
•
RL Cs •
•
Cm •
RL •
•
Rl Cs •
•
Rl Cs •
Re Rd Re Rd • •
C b
C b
Stoßspannungs-
meßgerät
C
Transienten-
rekorder
L
•
•
R
•
Rl Cs •
•
Re Rd Re Rd • •
•
Cb C Stoßspannungskreis
b
•
R Div1
R Div2
Cs = Stoßkapazität 6000pF RDiv1 = 140MΩ
Rd = Dämpfungswiderstand 400Ω RDiv2 = 10kΩ
Re = Entladewiderstand 9500Ω RL = 100MΩ
Rl = Ladewiderstand 50kΩ C = 1200pF
RL = Ladewiderstand 10MΩ R, L = variabel
Cb = Belastungskapazität 1200pF
Cm = Unterspannungskapazität 1.76µF
Bild 1 Verwendeter Stoßspannungskreis mit schematischer Darstellung der Überlagerung
der Spannungsverläufe
Problematisch ist die Synchronisation der beiden Teilkreise. Um eine Überlagerung der Blitzstoßspannung
mit der schwingenden Spannung zu beliebigen Zeitpunkten zu realisieren, wurde
eine spezielle Digitalschaltung entwickelt worden, welche die Zündfunkenstrecken über ein
optisches Signal mit einer einstellbaren Verzögerung zündet. Dabei wird die Schaltung von
einem Arbeitsplatzrechner gesteuert, der auch den Transientenrekorder ausliest und anschließend
die Meßdaten verarbeitet bzw. die Spannungskenngrößen berechnet.
Das Ergebnis einer Simulation mit verzögerter Auslösung der Zündfunkenstrecken sowie das
für diese Simulation benutzte Modell des Stoßspannungskreises sind in Bild 2 zu sehen.
•
•
Schwingspannungskreis
Testobjekt
U
U
U
t
t
t
U
C s´
T imp
• •
•
•
S Utest A Uimp G Uosc R e´
R d´
C b´
•
•
- 29 -
C test
U imp
U test
U osc
Bild 2 Simulationsmodell und Simulationsergebnis
• • •
•
R
L
t
T osc
C
C s'
C b'
R e'
R d'
C test
R
L
C
= 1500pF
= 300pF
= 38 kΩ
= 1600Ω
= 20pF
= 100Ω
= 200µH
= 1200pF
Zur Zeit werden Messungen und Auswertungen an verschiedenen Prüfanordnungen
vorgenommen, die anschließend miteinander verglichen werden, um eine Definition
geeigneter Kenngrößen herbeizuführen.

Dipl.-Ing. J. Gärtner
- 30 -
"Feldsteuernde Schichten auf Basis von Siliziumkarbid (SiC)"
Für die Entwicklung teilentladungsarmer Hochspannungs-Hochleistungs-Sicherungen (HH-
Sicherungen) ist es erforderlich, die in der Sicherung durch die Anordnung der Schmelzleiter
entstehende Inhomogenität zu verhindern. Neben der Entwicklung einer keramischen Steuerschicht
wurde auch für Kunststoffrohre eine Steuerschicht auf Basis von SiC erarbeitet, da
diese Rohre die hohen Brenntemperaturen (ca. 1300 °C) nicht tolerieren, die zur Aufbringung
einer keramischen Glasur notwendig sind.
Ω
Bild 1 Widerstandsverlauf unterschiedlicher SiC-
Beschichtungen
Die Untersuchung wurde mit
unterschiedlichen Bindemittel/SiC-Kombinationendurchgeführt.
Es wurden Kunststoffrohre
mit einem Durchmesser
von 50 mm eingesetzt
und soweit möglich durch
Tauchen beschichtet. Als Bindemittel
kamen Epoxidharzlack,
Silikonkautschuk und
Silikonharzlack zum Einsatz.
Das SiC wurde in verschiedenen
Körnungen und Qualitäten
eingesetzt.
Nach ersten Versuchen mußte
Silikongummi als Bindemittel
bereits verworfen werden, da
sich grundlegende mechanische
Eigenschaften (Haftung,
Haltbarkeit) nicht realisieren ließen. Mit den übrigen Bindemitteln wurde der Einfluß der
verschiedenen Körnungen und Qualitäten des SiC auf die Leitfähigkeit untersucht. SiC stand
in den Körnungen F100, F180, F280 und F800 zur Verfügung, jeweils undotiert , n-dotiert und
p-dotiert .
In Bild 1 sind die Kennlinien
unterschiedlicher SiC-Beschichtungen
dargestellt: n-dotiertes
(EL G) und nicht dotiertes SiC
(EL U) sowie Beschichtungen,
bei denen die Leitfähigkeit
durch Verwendung eines leitfähigen
Lösungsmittels gesteigert
wurde (EL R, EL GR).
Die beste Leitfähigkeit der Proben
ergab sich bei Verwendung
von n-dotiertem SiC und
leitfähigem Lösungsmittel. Den
in Bild 1 dargestellten Verläufen
liegen Leitschichten aus
einer Mischkörnung (F280/F100)
und Epoxidharzlack zugrunde.
Ω
Bild 2 Einfluß des Mischungsverhältnisses F280/F100
Großen Einfluß auf das Verhalten
der Leitschicht hat die Korngröße.
Je nach verwendetem
Matrixbildner schwankten die
Werte erheblich. Erst bei Verwendung
von Mischkörnungen
konnten zufriedenstellende Widerstandswerte
erreicht werden
(Bild 2).
Großer Wert wurde auf die Untersuchung
des Verhaltens der
Leitschichten bei thermischer
Belastung gelegt. Bild 3 zeigt
den Einfluß der Temperatur bei
Verwendung von Silikon- (SL)
und Epoxidharzlack (EL) über
der Temperatur. Es ist zu erkennen,
daß Epoxidharzlack
erst nach dem ersten Aufheizen
einen stabilen
Temperaturverlauf zeigt. Die
aus 4 Messungen gemittelten
Werte nach dem ersten
Aufheizen zeigen eine leicht
exponentiell abfallende
Charakteristik. Der Verlauf der
1. Messung deutet darauf hin,
daß der Epoxidharzlack erst bei
höheren Temperaturen vollständig
vernetzt.
- 31 -
Bild 4 Vergleich Keramik-/Kunststoffleitschicht
Silikonharzlack zeigt von vornherein
einen stark inhomogenen
Verlauf, der sich auch nicht
durch Aushärten verbessern
läßt. Der zunächst steigende
Widerstand deutet darauf hin,
daß die leitfähigen Partikel durch die
Ausdehnung der Matrix auseinander driften.
Bei höheren Temperaturen fällt der
Widerstand wieder, was auf eine
beginnende Eigenleitung des Lackes hindeutetet.
Bild 4 zeigt eine Gegenüberstellung der
Strom/Temperaturkennlinie von keramischer
Leitschicht und solchen auf Silikon- bzw.
Epoxidharzlackbasis. Zu erkennen ist ein bei
den Lacken über der Temperatur abnehmender
Verlauf, während er bei der
Keramik ansteigt.
Bild 3: Einfluß der Temperatur bei Silikon- und
Epoxidharzlack
Bild 5: TE-Einsetzspannung

Obschon die Beschichtung in
erster Linie für den Einsatz auf
Kunststoffrohren bestimmt ist,
wurden das Teilentladungsverhalten
und das Schaltverhalten an
beschichteten Sicherungen mit
Porzellanrohr untersucht. Dadurch
konnten die Ergebnisse mit den
Messungen an den glasierten
Porzellanrohren verglichen werden.
In Bild 5 sind die Teilentladungs-
Einsetzspannungen der untersuchten
Sicherungsmuster und einer
unbeschichteten Sicherung dargestellt.
Bild 6 zeigt den Verlauf der
scheinbaren Ladung über der angelegten
Spannung. Es wurden
- 32 -
Bild 6 Verlauf der scheinbaren Ladung über der
Spannung
komplette Sicherungen in einem speziellen Sicherungs-Prüfkondensator (SiPK) montiert. Die
Grundempfindlichkeit des Meßsystems betrug 2 pC. Die Muster 344 und 345 stellen glasierte
Sicherungen dar, Si3 und Si4 solche mit einer Leitschicht aus einer Mischkörnung SiC und
Epoxidharz als Bindemittel. Es ist offensichtlich, daß die beschichteten Sicherungen
gegenüber der unbeschichteten ein im oberen Spannungsbereich besseres Teilentladungsverhalten
haben.
4 Veröffentlichungen und Vorträge
- 33 -
Borsi, H.
Monitoring on High Voltage Cables
1st Workshop High Voltage Techniques, Institut of Electrical Power Engineering, Poznan
University of Technology, April 1997
Neue Kabel können mit verschiedenen Sensoren für die Erfassung von Temperatur, Feuchte
und Teilentladungen(TE) bestückt werden. Diese können das Kabel vor großen Fehlern
schützen. Der Beitrag beschäftigt sich mit verschiedenen Möglichkeiten zur Überwachung von
kunststoffisolierten Hoch- und Höchstspannungskabeln. Es wurde dabei auf die Messung der
Temperatur mit Hilfe von Glasfasern unter der Ausnutzung des "Raman Effect" sowie auf die
Verfahren zur Detektion von Wasser im Schirmbereich von Kabeln eingegangen. Es wurde
insbesondere ein Verfahren vorgestellt, welches für die Praxis als vielversprechend erscheint.
Das Verfahren basiert auf der Verwendung eines elektrochemischen Wassersensors, welcher
die Spannung zwischen zwei verschiedenen Metallen unter dem Einfluß eines Elektrolyts
ermittelt. Mit Hilfe dieses Sensors kann nicht nur die Existenz von Wasser im Schirmbereich
festgestellt werden, sondern darüber hinaus ist eine Ortung der Fehlerstelle möglich.
Weiterhin wird ein Verfahren zur TE-Überwachung an Kabeln beschrieben. Das Verfahren
basiert auf der breitbandigen Messung von Teilentladungen unter Betriebsbedingungen und
der Trennung von TE- und Störsignalen mit Hilfe der digitalen Signalverarbeitung.
Borsi, H.
Monitoring on High Voltage Transformers
1st Workshop High Voltage Techniques, Institut of Electrical Power Engineering, Poznan
University of Technology, April 1997
Der Vortrag beschäftigt sich mit verschiedenen Möglichkeiten und Sensoren zur Überwachung
von Leistungstransformatoren. Es wird ein Gesamtüberwachungskonzept vorgestellt, welches
mit Hilfe verschiedener Sensoren die zur Überwachung notwendigen Größen kontinuierlich
oder in bestimmten Zeitabständen aufnimmt und in eine Zentraleinheit zur Weiterverarbeitung
leitet. Dabei wird neben der Ermittlung der nichtgelösten und der im Öl gelösten Gase eine
Teilentladungsüberwachung durchgeführt. Auch wird über ein Expertenprogramm zur
Steuerung und Beurteilung der Isolation von Transformatoren berichtet.
Borsi, H.
High Voltage Measuring Technique - State of the Art
1st Workshop High Voltage Techniques, Institut of Electrical Power Engineering, Poznan
University of Technology, April 1997
Die Hochspannungsmeßtechnik erfaßt unter anderem Spannungen im Bereich einiger mV bis
hin zu mehreren MV sowie Ströme im Bereich von pA bis hin zu hunderten von kA. Die
Frequenzen bewegen sich dabei im Bereich von Gleichspannung bis hin zu GHz. Der Vortrag
beschäftigt sich neben der Vorstellung verschiedener neuer Meßverfahren zur Erfassung
unterschiedlicher Meßgrößen in der Hochspannungstechnik mit verschiedenen Verfahren der
analogen und der digitalen Signalverarbeitung. Dabei werden Grenzen und Möglichkeiten der
digitalen Filterung in der Hochspannungsmeßtechnik aufgezeigt. Weiterhin werden einige
Verfahren zur modernen Überwachung verschiedener Hochspannungskomponenten
vorgestellt.

Gockenbach, E., Borsi, H.:
- 34 -
Grundlagen der Diagnosemethoden an Transformatoren vor Ort
Hochspannungskolloquium High Volt, Dresden, Mai 1997
Das Ziel der Diagnose ist eine Beurteilung des Zustandes der Isolierung im Hinblick auf die
noch zu erwartende Lebensdauer unter Berücksichtigung der Faktoren Sicherheit, Wirtschaftlichkeit
und Verfügbarkeit. Die verschiedenen Diagnosemethoden, Teilentladungsmessung,
Impedanzmessung, Temperaturmessung, Gas-in-Öl- Detektion und Feuchtigkeitsbestimmung
werden beschrieben und hinsichtlich ihrer Aussagekraft bewertet. Grundlage
dafür ist ein allgemeines Alterungsmodell für Isolierungen. Es wird gezeigt, daß eine Vielzahl
von Parametern meßtechnisch erfaßt werden kann, daß aber für eine zuverlässige Diagnose
weitere Messungen im Labor und Vor-Ort und eine Auswertung der Meßergebnisse im
Hinblick auf die Lebensdauererwartung erforderlich sind.
Krins, M.; Borsi, H.; Gockenbach, E.:
Flashover Voltage of Epoxy-Resin Surfaces in Carbonized Transformer Oil
5. International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials
(ICPADM), Seoul, Südkorea, Mai 1997
Der Aufsatz berichtet über die Ergebnisse experimenteller Untersuchungen zum Einfluß von
Rußpartikeln auf die Überschlagfestigkeit der Grenzfläche zwischen glasfaserverstärkten
Epoxidharz-Prüflingen und Mineralöl. Die diesbezüglichen Versuche wurden dabei sowohl in
einem homogenen Feld als auch in einer inhomogenen Elektrodenanordnung für Schlagweiten
zwischen 5 und 90 mm bei Beanspruchung mit Wechselspannung durchgeführt.
Die Ergebnisse zeigen, daß im homogenen Feld die Überschlagspannungen unter Rußöl bei
großen Schlagweiten leicht höher liegen können als unter Reinöl. Im stark inhomogenen elektrischen
Feld führt eine Erhöhung des Rußgehaltes im Öl zu einem signifikanten Festigkeitszuwachs.
Schichler, U.:
A Sensitive Method for On-Site Partial Discharge Detection on XLPE Cable Joints
5. International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materials
(ICPADM), Seoul, Korea, Mai 1997
Der Beitrag berichtet über ein empfindliches TE-Meßverfahren für Kabelmuffen von VPE-
Kabelanlagen. Nach einer Beschreibung des verwendeten Meßverfahrens werden exemplarische
Ergebnisse sowie TE-Signalverläufe dargestellt.
Die Erfassung der TE erfolgt mit zwei im Bereich der Kabelmuffe montierten Rogowski-
Spulen. Für die empfindliche TE-Detektion werden die beiden induktiv ausgekoppelten Meßsignale
analog addiert, so daß ausschließlich die innerhalb der Kabelmuffe entstehenden TE
detektiert werden. Die im Beitrag dargestellten Ergebnisse zeigen, daß die Verfügbarkeit von
Kabelanlagen durch den Einsatz des neuen TE-Meßverfahrens an Kabelmuffen deutlich zu
steigern ist.
Koschnitzki, T., Borsi, H., Gockenbach, E.
- 35 -
Partial Discharge Behavior of Cast Resin Coils under Stress with High Frequency High
Voltages
10. International Symposium on High Voltage Engineering, Montréal, Kanada, August 1997
In diesem Beitrag wird das TE-Verhalten von gießharzisolierten Spulen bei Beanspruchung
mit höherfrequenten Spannungen dargestellt. Es wird ein Aufbau vorgestellt, der es
ermöglicht, die Spulenprüflinge mit Spannungen in einem Frequenzbereich zwischen 1 kHz
und 5 kHz zu beaufschlagen. Desweiteren werden die Anforderungen und die praktische
Ausführung eines TE-Meßsystems für Messungen bei Spannungen im Frequenzbereich von 1
kHz bis 5 kHz erläutert.
Die in diesem Beitrag dargestellten Ergebnisse zeigen, daß das TE-Verhalten der untersuchten
Spulen im Frequenzbereich von 1 kHz bis 5 kHz bezüglich der TE-Einsetzspannung und des
TE-Ladungsinhaltes durch Messungen bei 50 Hz bestimmt werden kann. Weiterhin kann festgestellt
werden, daß aufgrund der mit der Frequenz ansteigenden TE-Energie pro Zeiteinheit
die Beanspruchung der Isolierstrecke mit steigender Frequenz zunimmt.
Krins, M.; Borsi, H.; Gockenbach, E.:
Effect of Carbon Particles on the Flashover Behaviour of a Solid/Liquid Interface in a Nonuniform
Field
10. International Symposium on High Voltage Engineering, Montréal, Kanada, August 1997
Der Beitrag behandelt experimentelle Untersuchungen zum Einfluß von Rußpartikeln auf das
Überschlagverhalten von glasfaserverstärkten Epoxidharz-Stäben unter Mineralöl in einer inhomogenen
Elektrodenanordnung.
Die erzielten Ergebnisse der Untersuchungen können dahingehend zusammengefaßt werden,
daß bei einer Beanspruchung mit Wechselspannung durch die Anwesenheit von Rußteilchen
im Isolieröl eine im Vergleich zu technisch reinem Mineralöl nachhaltige Zunahme der Durchund
Überschlagfestigkeit auftreten kann. Im Gegensatz dazu wirken Rußpartikel im Öl bei
einer Beanspruchung mit negativer Blitzstoßspannung vornehmlich als Störstellen und
verursachen eine Reduzierung der Durch- und Überschlagspannungen gegenüber Reinöl.
Wenzel, D., Borsi, H., Gockenbach, E.
Evaluation of Wideband Partial Discharge Measurements on Transformers by Cluster
Algorithms
10. International Symposium on High Voltage Engineering, Montréal, Kanada, August 1997
Der Beitrag berichtet über eine Auswertung von Teilentladungs(TE)-Messungen an
Transformatoren mit Hilfe von Clusteralgorithmen. Hierfür werden vor Ort und im Labor
breitbandig aufgezeichnete Signale digitalisiert und die darin enthaltenen Impulse einer
Clusteranalyse unterzogen. Die Algorithmen suchen dabei nach Strukturen in den Daten und
ermöglichen hierdurch ohne Zuhilfenahme von Referenzmustern eine Trennung von TE- und
Störimpulsen anhand der Signalformen. Da die in die Untersuchungen einbezogenen
konventionellen Verfahren und Fuzzy-Algorithmen jeweils Vor- und Nachteile aufweisen,
wird ein neuer selbstorganisierender Fuzzy-Clusteralgorithmus entwickelt, der "unscharf" die
Clustereinteilung und -anzahl bestimmt und damit die Vorteile der anderen Methoden
miteinander verbindet. Weiterhin wird gezeigt, daß Clusteralgorithmen auch einen Beitrag zur
Lokalisierung von TE-Fehlstellen in Transformatoren leisten.

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Kaindl, A., Koschnitzki, T., Borsi, H.
Partial Discharge Testing as a Tool for Evaluating Processing Methods of Epoxy-Resin
Impregnated Coils
10. International Symposium on High Voltage Engineering, Montréal, Kanada, August 1997
In diesem Beitrag wird die Möglichkeit aufgezeigt, im Rahmen der Qualitätskontrolle von
gieß-harzisolierten Spulen Teilentladungsmessungen als zerstörungsfreies Prüfverfahren
anzuwen-den. Es wird der Zusammenhang zwischen verschiedenen Prozeßparametern wie z.
B. der Epoxidharzgehalt oder die Temperaturverteilung in der Vergußmasse auf das
Rißbildungs-verhalten der gießharzisolierten Spulen dargestellt.
Die in diesem Bericht vorgestellten Ergebnisse zeigen, daß ein hoher Gehalt an
Reaktionsharzmasse und eine ungleichmäßige Temperaturverteilung während der Aushärtung
für das Entstehen von Rissen und Spalten im gießharzisolierten System verantwortlich sind.
Durch die Zugabe von Glaskugeln zur Reaktionsharzmasse wird die Rißbildung reduziert. Es
konnte weiterhin gezeigt werden, daß eine Korrelation zwischen dem Rißbildungsverhalten
und dem TE-Verhalten der gießharzisoierten Spulen besteht, da bei allen Spulen mit einer
hohen Anzahl von großen Rissen niedrige TE-Einsetzspannungen und hohe TE-
Ladungsinhalte gemessen werden konnten.
Dumke, K.; Borsi, H.; Gockenbach, E.
Investigations on the Gassing Characteristics of Synthetic Insulating Liquids
10. International Symposium on High Voltage Engineering, Montréal, Kanada, August 1997
Der Beitrag befaßt sich mit Untersuchungen über die charakteristischen TE-Kenngrößen
verschiedener Isolierflüssigkeiten. Weiter wird über die infolge von Teilentladungen und
infolge von energiereichen Durchschlägen freigesetzten Gase berichtet, wobei auf die Menge
und auf die Zusammensetzung eingegangen wird.
Das Gasungsverhalten der Isolierflüssigkeiten wird mit Hilfe der bekannten IEC-Fehlercodetabelle
interpretiert und die im Labor simulierten Fehler anhand dieser Tabellen
klassifiziert. Aufbauend auf diesen Ergebnissen wird für eine neue synthetische
Isolierflüssigkeit ein ähnliches Interpretationsverfahren entwickelt. Der Beitrag schließt mit
einer Empfehlung für die Anwendung der Verfahren zur Interpretation von Gas-in-Öl-
Analysen auch für synthetische Esterflüssigkeit.
Gockenbach, E.:
State of the Art in HV Electrical Insulating Monitoring
Symposium on Electrical Insulating Material, Osaka, Japan, Oktober 1997
Monitoring ist die Grundlage für die Diagnose der elektrischen Isolierung in Hochspannungsgeräten.
Nach einer kurzen Beschreibung der Ziele des Monitoring werden die Bewertung des
Zustandes der elektrischen Isolierung und die Anforderungen an ein Monitoring-System
dargestellt. Ausgehend von den Aufgaben werden die verschiedenen zur Zeit verfügbaren
Monitoring-Systeme im einzelnen und im Hinblick auf das Kosten/Nutzen-Verhältnis
beschrieben. Die Bedeutung und die Lösung der meßtechnischen Probleme bei Vor-Ort-
Messungen werden abschließend dargestellt.
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Krins, M.; Borsi, H.; Gockenbach, E.:
Flashover Behavior of Solid Materials in Carbonized Transformer Oil
1. International Conference on Dielectrics and Insulation (I.C.D.I.), Budapest, Ungarn,
September 1997
In diesem Aufsatz wird der Einfluß von Rußpartikeln auf das Überschlagverhalten verschiedener
Feststoffmaterialien unter Öl vorgestellt, die sich sowohl hinsichtlich ihrer Permittivität
als auch in ihrer Oberflächenstruktur unterscheiden.
Die bei den Untersuchungen gewonnenen Ergebnisse zeigen, daß im homogenen elektrischen
Wechselfeld durch eine Angleichung der Dielektrizitätszahlen von flüssigem und festem
Dielektrikum sowohl unter technisch reinem als auch unter verrußtem Mineralöl eine
signifikante Steigerung der Überschlagfestigkeit erzielt werden kann. Dabei muß gerade für
glasfaserverstärkte Materialien, deren Oberfläche lokal begrenzte Bereiche mit hoher
Oberflächenrauhigkeit aufweisen, dem Permittivitäts-Unterschied ein größerer Einfluß auf die
Festigkeit des Mehrstoffsystems zugesprochen werden als der mittleren
Oberflächenrauhigkeit. Ferner wird in dem Beitrag ausgeführt, daß selbst bei einem relativ
großen Unterschied zwischen den Dielektrizitätszahlen des festen und flüssigen Dielektrikums
eine hohe Überschlagfestigkeit erreicht werden kann, sofern die auftretenden Oberflächenrauhigkeiten
ein nahezu gleichmäßiges Oberflächenfeinprofil großer Oberfläche und damit
erhöhter Kriechweglänge mit der Möglichkeit einer verstärkten Ladungsträger-Rekombination
bedingen.
Borsi, H.
Teilentladungsmessung bei hochfrequenter Spannungsbeanspruchung
1. International Conference on Dielectrics and Insulation (I.C.D.I.), Budapest, Ungarn,
September 1997
Traditionsgemäß treten hohe elektrische Beanspruchungen der Isolierungen in der
Hochspannungstechnik mit 50 Hz bzw. 60 Hz auf. Inzwischen ist es bekannt, daß in Geräten
der Niederspannungstechnik sehr oft Feldstärken auftreten können, die nicht nur in der
Größenordnung der in der Hochspannungstechnik auftretenden Feldstärke sein können,
sondern sogar darüber hinausgehen, obwohl häufig die dazugehörigen Spannungen relativ
gering sind und meistens einige 100 V nicht überschreiten. Es ist somit notwendig, die
Grenzen des Isoliervermögens bei hochfrequenter Spannungsbeanspruchung und vor allem das
Langzeit- und Teilentladungsverhalten derartiger Isolieranordnungen detalliert zu betrachten.
Vor diesem Hintergrund beschäftigt sich der Aufsatz mit dem Aufbau eines Meßsystems zur
Erfassung von Teilentladungen bei hochfrequenter Spannungsbeanspruchung. Am Beispiel
von kleinen gießharzimprägnierten Transformatoren wird dann die Funktionsfähigkeit des
Systems geprüft und das System bezüglich des Meßfrequenzbereiches und der Empfindlichkeit
optimiert.

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Gockenbach, E.:
Use of Digital Measuring Systems in HV Tests of Electrical Insulating System
Symposium on Dielectric Insulating Material, Tokyo, Japan, Oktober 1997
Analoge Meßsysteme werden durch digitale Meßsysteme mit Analog-Digital-Umsetzer zunehmend
ersetzt. Die Anforderungen an digitale Meßsysteme für Hochspannungs-Prüfungen
an Isolierstoffen werden im Detail beschrieben. Der zusätzliche Einsatz der digitalen
Meßsysteme für Vergleichsmessungen und die Anwendung der sogenannten Transferfunktion
werden an Beispielen aufgezeigt. Im Bereich der Teilentladungsmessung können digitale
Meßwerterfas-sungssysteme zur Störunterdrückung, zur Auswertung verschiedener
Fehlerursachen und zur Lokalisierung von Teilentladungsquellen eingesetzt werden, indem
nach der digitalen Auf-zeichnung verschiedene mathematische Verfahren (Neuronale Netze,
Fuzzy-Logik, Genetische Algorithmen) zur Weiterverarbeitung der Daten verwendet werden.
Borsi, H.
Partial Discharge Evaluation System based on Digital Signal Processing
Fourth Volta Colloquium on Partial Discharge Measurements - Signal Processing and Digital
Techniques, Como, Italien, November 1997
Die umfangreichen Untersuchungen auf dem Gebiet der Teilentladungs(TE)-Meßtechnik in
den letzten Jahren haben nicht nur zu weiteren Entwicklungen der Meßverfahren und
Sensortechnologie, sondern auch zu verschiedenen Algorithmen für die TE-Bewertung
geführt. Die meisten dieser Untersuchungen, die auf konventioneller relativ schmalbandiger
TE-Meßtechnik basiert sind, führen zu Diagnosesystemen für einfache Prüflinge. Für die TE-
Erkennung und -Ortung an komplexen Prüflingen wie Transformatoren ist jedoch die
breitbandige TE-Erfassung vorteilhafter.
In diesem Beitrag wird ein modular aufgebautes, breitbandiges TE-Bewertungssystem auf der
Grundlage der digitalen Signalverarbeitung vorgestellt. Das System bewertet neben den
charakteristischen Merkmalen der bereitbandig aufgenommenen TE-Signale auch die
statistischen Eigenschaften der auf der Basis der konventionellen TE-Meßtechnik erfaßten
Merkmale der Teilentladungen. Weiterhin werden die Anforderungen an zukünftige TE-
Bewertungs- und -Überwachungssysteme diskutiert.
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5 Mitarbeit in Fachgremien und Verbänden sowie bei Tagungen
10.01. DKE 251 "Errichtung von Blitzschutzanlagen" in Braunschweig,
Prof. Gockenbach
22.01. DKE 181 "Feste Isolierstoffe" in Frankfurt, Prof. Gockenbach
22.01. Forschungsgemeinschaft "Werkstoffe und Werkstofftechnologien der
Elektrotechnik" in Frankfurt, Prof. Gockenbach
06.02.-07.02. CIGRE TF 15.01.04 "Partial Discharges in Impregnated Insulation"
in Genf, Schweiz, Prof. Borsi
10.04. Sitzung Beirat Kabelseminar in Hannover, Prof. Gockenbach
24.04. DKE Lenkungsausschuß in Berlin, Prof. Gockenbach
24.04.-26.04. Hochspannungskolloquium in Poznan, Polen
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Gärtner, Dipl.-Ing. Straßburg
mit den Vorträgen
Prof. Gockenbach: - High Voltage Test Technique - State of the Art
- Evaluation Procedure of Digital Recorded Impulses
Prof. Borsi: - Monitoring on High Voltage Transformers
- Monitoring on High Voltage Cables
Dipl.-Ing. Gärtner: - High Voltage High Performance Fuses
- Field Calculation of Complex Electrode
Configurations
Dipl.-Ing. Straßburg: - Partial Discharge Measurement in Gas-Insulated
Substations for High and Medium Voltage
28.04.-29.04. DKE K 124 "Hochspannungsprüftechnik" in München, Prof. Gockenbach
02.05.-03.05. Deutscher Fakultätentag Elektrotechnik in Rostock, Prof. Gockenbach
12.05.-15.05. Hochspannungskolloquium High Volt in Dresden,
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi mit dem Beitrag
"Grundlagen der Diagnosemethoden von Transformatoren vor Ort"
25.05.-30.05. 5. International Conference on Properties and Applications of Dielectric
Materials, Seoul, Südkorea
Dipl.-Ing. Krins, Dr.-Ing. Schichler (Beiträge siehe Kap. 4)
19.06. DKE K 251 "Errichtung von Blitzschutzanlagen" in Neumarkt,
Prof. Gockenbach
19.06. Sitzung Beirat VDE Bezirksverein Hannover, Prof. Gockenbach
22.06.-23.06. DKE K182 "Flüssigkeiten und Gase für elektrotechnische Anwendung", in
Halle, Prof. Borsi

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09.07.-11.07. IEE "High Voltage Engineering and Testing", New Castle, Großbritannien,
Prof. Gockenbach, mit den Vorträgen:
"Basic Testing Techniques"
"Basic Measuring Techniques"
"Digital Measurements Basic Technique and Implication for new International
Standards and Procedures"
21.07.-24.07. IEEE Summer Meeting in Berlin, Prof. Gockenbach
18.08.-21.08. CIGRE TF 15.01 "Fluid Impregnated Insulating Systems" und
TF 15.02 " Dielectric Liquids" in Boston, USA, Prof. Borsi
25.08.-29.08. ISH in Montreal, Canada, Prof. Gockenbach, Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Dumke,
Dipl.-Ing. Gärtner, Dipl.-Ing. Koschnitzki, Dipl.-Ing. Krins, Dipl.-Ing.
Rungseevijitprapa, Dipl.-Ing. Straßburg, Dipl.-Ing. Wenzel
mit den Beiträgen:
Gärtner: The Partial Discharge Behaviour of Gas-filled Granular
Porous Material
Dumke: Investigations on the Gassing Characteristics of Synthetic
Insulating Liquids
Koschnitzki: Partial Discharge Behaviour of Cast Rest Coils under Stress
with High frequency High Voltages
Partial Discharge Testing as a Tool for Evaluating
Porcessing Methods of Epoxy-Resin Impregnated Coils
Krins: Effect of Carbon Particles on the Flashover Behaviour of a
Solid/Liquid Interface in a Non-uniform Field
Straßburg: On-Site Testing of an All-Silicone Rubber Busbar via PD-
Measurement
Wenzel: Evaluation of Wideband Partial Discharge Measurements
on Transformers by Cluster Algorithms
01.09. SC 33 "Power Insulation Coordination Systems" in Toronto, Kanada,
Prof. Gockenbach als Sekretär
02.09.-03.09. Colloquium SC 33 "Power Insulation Coordination Systems", in Toronto,
Canada, Prof. Gockenbach
03.09.-06.09. CIGRE WG 33-03 "High Voltage Testing and Measuring Technique"
in Lake George,USA, Prof. Gockenbach als Sekretär,
mit den folgenden Beiträgen
"Partial Discharge measurement and Gas Monitoring of a Power Transformer
On-Site"
"A New Approach for Partial Discharge Recognition on Transformers On-Site
by Means of Genetic Algorithms"
"On-Site Cable Testing with a Resonant Test Set and an Additional Discharge
measurement
- 41 -
29.09.-10.10. Tagungen und Vorträge in Japan bei folgenden Firmen und Forschungseinrichtungen:
Mitsubishi, Sumitomo, Osaka Universität Nagoya, Institut of
Technology, Toyahashi, Fujikura, Tokyo, CRIEPI, Tokyo
Prof. Gockenbach
"State of the Art in HV Electrical Insulating Monitoring"
"Use of Digital Measuring Systems in HV Tests of Electrical Insulating
Systems"
04.11.-05.11. DFG Schwerpunktprogramm "Elektromagnetische Verträglichkeit moderner
energietechnischer Systeme" in Berlin, Prof. Gockenbach, Dipl.-Ing.
D. Wenzel, Beitrag zum Berichtskolloquium: Algorithmen zur Unterdrückung
von nicht periodischen Störsignalen
11.11.-13.11. 4. Volta Colloquium on Partial Discharge Measurements-Signal Processing
and Digital Techniques-, Como, Italy, Prof. Borsi (Beitrag siehe Kap. 4)
18.11. DKE Lenkungsausschuß in Frankfurt/Main, Prof. Gockenbach
6 Ereignisse und Kontakte
16.01. Besprechung RWE Hauptverwaltung Essen, in Hannover
"Transformatorüberwachung"
Prof. Borsi
31.01. Besprechung Maschinenfabrik Reinhausen in Hannover
"Elektrische Festigkeit von Grenzschichten"
Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Krins
31.01 Besprechung EU Projekt "Digital measurements of parameters use for
lightning impulse tests for High Voltage equipment" in Arnhem, Niederlande
Prof. Gockenbach
11.02. Besprechung Firma Dow in Stade
"Verhalten von synthetischen Isolierflüssigkeiten in Transformatoren"
Prof. Borsi
26.02. Besprechung Prof. Sangkasaad, Bangkok, Thailand,
über Center of Excellence in Power Engineering,
Prof. Gockenbach, MsEE Rungseevijitprapa
04.03. Besprechung Firma EES Scholz in Hannover,
"Eigenschaften von flüssigen Isolierstoffen"
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Dumke, Dipl.-Ing. Krins,
Dipl.-Ing. Wenzel
05.03.-06.03. Besprechung DASA, Bremen, in Hannover
Blitzschutz an Flügelkomponenten",
Prof. Gockenbach, Dr. Ritschel
10.03. Besprechung Kabelwerk Berlin der Siemens AG, in Hannover
"Wassermonitoring von HS-Kabeln"
Prof. Gockenbach,MsEE Rungseevijitprapa

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13.03. Besprechung Pirelli Kabel in Hannover
"Diagnose von Kabelisolierungen"
Prof. Gockenbach
14.03. Besprechung Dr. Beck - BASF in Hannover
"Eigenschaften neuer flüssiger Isolierstoffe"
Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Dumke
17.03. Besprechung Messko, Oberursel, in Hannover
"Elektrisches Buchholzrelais"
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Wenzel
20.03. Besprechung TA Esslingen in Hannover
"Epoxidharze in der Elektrotechnik",
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi
20.03. Besprechung Ciba Geigy, Basel, in Hannover
"Epoxidharze in der Elektrotechnik"
Prof. Borsi
08.04. Besprechung DASA, Bremen, in Hannover
"Blitzschutz an Flügelkomponenten"
Prof. Gockenbach, Dr. Ritschel
16.04. Besprechung Kabelwerk Berlin der
Siemens AG und Lancier, Münster, in Hannover
"Wassermonitoring von HS-Kabeln"
Prof. Gockenbach, MsEE Rungseevijitprapa
22.04.-23.04. Besprechung EU-Projekt "Digital measurement of parameters used for
lightning impulse tests for high voltage equipment" in Madrid, Spanien,
Prof. Gockenbach
28.04. Besprechung Siemens Medizintechnik, Erlangen, in Hannover
"TE-Messung an gießharzimprägnierten Spulen"
Prof. Borsi
27.05.-28.05. Externe Evaluation des Fachbereiches Elektrotechnik,
Prof. Gockenbach
12.06. Besprechung Kabelwerk Berlin der Siemens AG, in Berlin
"Wassermonitoring", "Alterungsmodell von VPE-Kabeln"
Prof. Gockenbach, MsEE Rungseevijitprapa
20.06. Besprechung AEG Anglo Batteries, Ulm, in Ulm
"Elektrische Festigkeit von Batterieisolierungen"
Prof. Gockenbach
20.06. Besuch der Firma Hedrich in Ehringshausen,
Abnahmeprüfung an der neuen Vakuum-Gießanlage,
Dipl.-Ing. Krins, Dipl.-Ing. Kotte, Herr Maske
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27.06. Besprechung Haefely Trench, Basel, in Hannover
"Diagnosemethoden für Öl-Papier-Isolierung"
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi
30.06. Besprechung Ciba Geigy, Basel, in Hannover
"Epoxidharze in der Elektrotechnik"
Prof. Borsi
03.07. Besprechung Kabelwerk Berlin der Siemens AG, in Hannover
"Wassermonitoring von HS-Kabeln"
Prof. Gockenbach, MsEE Rungseevijitprapa
04.07. Demonstration von Blitzschutzmaßnahmen, Firma Miniruf, Hannover, in
Hannover
Prof. Gockenbach, Dipl.-Ing. Gärtner, Dipl.-Ing. Krins
05.07. Treffen der Niedersächsischen Professoren der Elektrotechnik,
Prof. Gockenbach
16.07. Besprechung PreussenElektra, Hannover, in Hannover
"Monitoring und Diagnose von Transformatoren"
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Wenzel
06.08. Besprechung Erdöl-Chemie (EC) in Köln
"Esterflüssigkeit als PCB-Ersatz in Transformatoren"
Prof. Borsi
17.09. Besprechung DASA, Bremen, in Koblenz
"Blitzschutz an Flügelkomponenten"
Prof. Gockenbach, Dr. Ritschel
29.08. Besprechung EU-Projekt in Montréal
"Digitale Auswertung und Erfassung von Blitzstoßspannungsparametern"
Prof. Gockenbach, Dipl.-Ing. Werle
10.10. Besprechung Siemens Medizintechnik in Erlangen
"TE-Messung an gießharzimprägnierten Spulen"
Prof. Borsi
13.10. Besprechung Kabelwerk Berlin der Siemens AG in Berlin
"Wassermonitoring in HS-Kabeln"
Prof. Gockenbach, MsEE Rungseevijitprapa
21.10.-30.10. Teilnahme am 48. Kabelseminar der Universität Hannover in Hannover,
Prof. Gockenbach mit den Vorträgen: "Diagnoseverfahren im betrieblichen
Einsatz","Magnetische Felder von Kabelanlagen"
23.10.-24.10. Besprechung EU Projekt in Leatherhead, Großbritannien,
Prof. Gockenbach, Dipl.-Ing. Werle
29.10. Besprechung Firma Haefely Trench in Basel
"Alterungsbestimmung von flüssigkeitsimprägnierten Papieren"
Prof. Borsi

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12.11.-13.11. Besprechung DASA, Bremen, in Hannover
"Blitzschutz an Flügelkomponenten",
Prof. Gockenbach, Dr. Ritschel
13.11.-14.11. Besprechung Maschinenfabrik Reinhausen in Regensburg
"Elektrische Festigkeit von Grenzschichten"
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi, Dipl.-Ing. M. Krins
17.11 Besprechung DFG Sonderforschungsbereich in Bonn
"Elektromagnetische Verträglichkeit"
Prof. Gockenbach
17.11. Besprechung Messko, Oberursel, in Hannover
"Gasmonitoring von Transformatoren"
Prof. Borsi
17.11-18.11. VDEW-Fachtagung in Hannover
"Ölbewirtschaftung in der Stromerzeugung und -verteilung effizient und
umweltschonend"
Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Wenzel, Dipl.Ing. Krins, Dipl.-Ing. Dumke
19.11. Besprechung Energieversorgung Weser-Ems, Hameln, in Hannover
"Teilentladungen von Mittelspannungsdurchführungen"
Prof. Gockenbach, Prof. Borsi
24.11. Besprechung GFT Informationssysteme
"Softwareentwicklungstools"
Dipl.-Ing. Werle
24.11. Besprechung Schaltwerk Frankfurt der Siemens AG in Frankfurt
"Isoliersystem für Mittelspannungsanlagen"
Prof. Gockenbach
02.12. Besprechung Dr.Beck - BASF, Hamburg und Überlandwerke Nord-Hannover
(ÜNH) in Hannover
"PCB-Ersatzflüssigkeiten"
Prof. Borsi
04.12. Besprechung PreussenElektra in Landesbergen und
Messungen vor Ort
"Online Monitoring und intelligente Sensorik"
Dipl.-Ing. Werle
04.-05.12. Besprechung AEG Anglo Batteries, Ulm, in Ulm
"Elektrische Festigkeit von Batterieisolierungen"
Prof. Gockenbach, Dipl.-Ing. Kotte
08.12.-09.12. Besprechung Siemens Medizintechnik in Erlangen
"Teilentladungsmessung an Spulen"
Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Koschnitzki
12.12. Besprechung Kabelwerk Berlin der Siemens AG
"Wassermonitoring, Alterungsmodell von VPE-Kabeln"
Prof. Gockenbach, MsEE Rungseevijitprapa
- 45 -
15.12.-16.12. Besuch Prof.Dr.-Ing.habil. R. Wlodek und Dr.-Ing. J. Furgal, University of
Mining & Metallurgy in Cracow Poland mit Vorträgen über
"Hochspannungsdiagnostik" sowie "Modelling of Transient Voltages in Power
Transformers" in Hannover
15.12.-19.12. Besprechung mit Dr.Ing. J. Szczyglowski und Dipl.-Ing. D. Misiak von der
Technical University of Czestochowa in Hannover
"Sensoren zur TE-Erfassung und -Formung"
Prof. Borsi
16.12. Besprechung Solvay GmbH, Hannover, in Hannover
"Neue Gase für die HS-Technik"
Prof. Gockenbach
19.12. Besprechung Dr. Beck - BASF in Hamburg
"Vergleich verschiedener Esterflüssigkeiten für den Einsatz in
Transformatoren"
Prof. Borsi, Dipl.-Ing. Krins
7 Gastwissenschaftler
Herr MsEE Weerapun Rungseevijitprapa, Institut für Elektrische Energietechnik,
Chulalongkorn Universität, Bangkok, Thailand, ist seit Oktober 1996 als Stipendiat des
DAAD Gast am Schering-Institut. Er wird sich im Rahmen seiner Dissertation mit der
Beurteilung der Nutzungsdauer von VPE-Hochspannungskabelisolierungen mit Hilfe
eines Modelles zur Kabelalterung beschäf-tigen.
Herr Dr.-Ing. Oscar Cachay war vom 1. September bis 30. November 1997 als DAAD
Stipendiat am Institut tätig. Im Zusammenhang mit dem peruanischen Projekt
"Planung, Aufbau und Inbetriebnahme des ersten Hochspannungs-labors in Peru" hat
er sich intensiv mit den Fragen der Ausstattung und Aufgaben eines
Hochspannungslabors beschäftigt. Herr Dr. Cachay war bereits als Gast am Institut
und hat in der Zeit von 1986 bis 1990 seine Dissertation angefertigt.

Hochspannungshalle
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Technische Ausstattung
Wechselspannungsanlagen 2 x 800 kV / 1 A
Wechselspannungsanlage 200 kV mit Teilentladungsmeßplatz
Stoßspannungsanlage bis 2400 kV
Gleichspannungsanlage 800 kV / 50 mA
Stoßstromanlage 250 kA für die Simulation von Blitzeinwirkungen
Geschirmte Meßkabinen für Teilentladungsmessungen
Labor für die Herstellung von Gießharzprüflingen: Presse, Extruder, Gießanlage
Aufdampfanlage
Labor für Flüssigkeitsuntersuchungen: Bestimmung von Wassergehalt, Bestimmung von
Gasgehalt, Gasanalyse
Spektrumanalysatoren, Signalgeneratoren
Video-Systeme für Funkendetektion
Automatische Meßwerterfassungssysteme für Teilentladungsmessungen und Kabelmonitoring