Wiener, Johannes (2024)
Dielektrische Untersuchung alternativer Isoliergasgemische für den Einsatz in gasisolierten Leitungen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00026710
Dissertation, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Das seit Jahrzehnten in der Energietechnik etablierte Isoliergas Schwefel-hexafluorid (SF6) besitzt aus rein technischer Sicht zwar nahezu ideale Eigenschaften, ist jedoch gleichzeitig auch das stärkste bekannte Treibhausgas. Aus diesem Grund wurde SF6 im Zuge der Weltklimakonvention 1997 im als Kyoto-Protokoll bekannt gewordenen Zusatzprotokoll als eines von sechs Treibhausgasen deklariert, deren Emission in den teilnehmenden Industrieländern reduziert werden muss. Zur kurz- und mittelfristigen Erfüllung dieser Bestrebung wurden zunächst ein gewissenhafterer Umgang über den gesamten Lebenszyklus von SF6 gefordert und zusätzlich Einsparungen von SF6 beispielsweise durch die Mischung von SF6 mit dem Trägergas Stickstoff (N2) durchgeführt. Das langfristige Ziel besteht darin, ein umweltfreundlicheres Isoliergas oder Isoliergasgemisch zu ermitteln, welches zudem idealerweise technische Eigenschaften ähnlich wie oder gar besser als die von SF6 aufweist. Bei der Ermittlung geeigneter Isoliergasgemische ist eine Vielzahl an Aspekten zu berücksichtigen, was eine große Anzahl unterschiedlicher Untersuchungen bedingt. Im Rahmen dieser Arbeit werden die drei alternativen Isoliergase 3MTM NovecTM 4710, 3MTM NovecTM 5110 und HFO-1336mzz(E) dielektrischen Untersuchungen unterzogen, um ihren Einsatz primär in gasisolierten Leitungen zu evaluieren. Um die Durchschlagfestigkeit der alternativen Isoliergaskandidaten im Vergleich zum herkömmlichen SF6 zu ermitteln, wurden elektrische Durchschlagsuntersuchungen an realitätsnahen und realen Anordnungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass einige der alternativen Isoliergasgemische vergleichbare Durchschlagfestigkeiten wie SF6 aufweisen. Im Zuge dieser Untersuchungen konnten Abhängigkeiten in Folgeuntersuchungen durch die Anlagerungen fluorierter Gase an Oberflächen beobachtet werden, die im weiteren Verlauf dieser Arbeit analysiert und Abhilfemaßnahmen herausgearbeitet werden. Aus der Literatur und auch aus Beobachtungen während der elektrischen Durchschlagsuntersuchungen ist bekannt, dass Durchschläge in SF6 aufgrund der großen auftretenden Stromsteilheiten zu elektromagnetischen Beeinflussungen benachbarter Betriebsmittel führen können. Eine Betrachtung der emittierten elektromagnetischen Frequenzen infolge des Gasdurchschlags zeigte, dass keine prinzipielle Gasabhängigkeit des Spektrums besteht, sondern vielmehr eine Abhängigkeit von den im Moment des Durchschlags vorherrschenden elektrischen Feldstärken. Die abschließende im Rahmen dieser Arbeit durchgeführte Studie beschäftigt sich mit dem Partikelverhalten im Hinblick auf die UHF-TE-Messung und die Wirksamkeit der Partikelfalle in mit alternativen Isoliergasen gefüllten gasisolierten Leitungen. Beide untersuchten Aspekte weisen eine Gasabhängigkeit auf, wobei jedoch keine Überarbeitung der Partikelfalle für den Einsatz der untersuchten alternativen Isoliergase erforderlich ist.

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