Psotta, T. (2017)
Konditionierungsverhalten von Hochspannungsvakuumanordnungen bei inhomogener Feldverteilung.
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Der Einsatz von Vakuumschalttechnik im Hochspannungsbereich führt zu neuen Her-ausforderungen für Entwickler von Vakuumschaltröhren. Durch die größeren Abmes-sungen ist eine Feldsteuerung nötig, die mithilfe mehrerer Metalldampfschirme realisiert wird. In dieser Arbeit werden Prüfkörper mit verschiedenen Metalldampfschirmmodellen un-tersucht. Zur Ermittlung einer Spannungsfestigkeit müssen die Prüfkörper als erstes konditioniert werden. Beim Konditionieren mit Normblitzstoßspannung ist es nicht möglich, eine Spannungsfestigkeit anzugeben. Durch die Veränderung des Spannungsimpulses kön-nen jedoch Ergebnisse erzielt werden, mit denen das möglich ist. Die Impulsform ist davon abhängig, wie groß die verwendeten Elemente im Impulserzeugungskreis sind. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Auswirkung einzelner Parameter auf den Konditi-onierungsverlauf und damit, welche Faktoren für einen optimalen Konditionierungsver-lauf wichtig sind. Trotz der besseren Ergebnisse durch einen optimierten Konditionierungskreis ist die Streuung relativ hoch. Aus diesem Grund wird neben dem Einfluss der Kreisparameter auch untersucht, in wieweit sich Fertigungstoleranzen industriell gefertigter Vakuum-schaltröhren auf das dielektrische Verhalten auswirken. Es wird überprüft, wie groß die Exzentrizität der Metalldampfschirme und der Keramik ist, und ob es einen Zusammen-hang zwischen der Stelle mit dem geringsten Abstand zwischen Keramik und Metall-dampfschirm und dem vermehrten Auftreten von Durchschlägen gibt. Des Weiteren wird untersucht, ob es eine Korrelation zwischen den Stellen, an denen es häufig zum Durchschlag gekommen ist, und der dort befindlichen Oberflächenrauheit gibt. Mithilfe einer FEM Simulation werden die experimentell gefundenen Ergebnisse weiter analy-siert. Es werden die Stellen mit der höchsten Feldbeanspruchung identifiziert und mit den Stellen der tatsächlich auftretenden Durchschlägen verglichen. Aus den Ergebnissen lassen sich zwei Erkenntnisse ableiten: zum einen, dass der Kondi-tionierungsvorgang hauptsächlich von der Ladungsmenge abhängt und zum anderen, dass der Tripelpunkt Keramik-Elektrode-Vakuum in hohem Maße die dielektrische Fes-tigkeit einer Vakuumanordnung beeinflusst.

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