Alterungsverhalten polymerer Freiluftisolierstoffe bei elektrischer Mischfeldbeanspruchung

Im Bereich der Hoch- und Höchstspannungsfreiluftisolatoren kommen neben Glas und Keramik zunehmend Silikonelastomere für die elektrische Isolation zum Einsatz. Silikonisolierte Verbundisolatoren sind einer Vielzahl elektrischer und umweltbedingter Belastungen ausgesetzt, die durch Schadensakkumulation schließlich zum Versagen der Isolationsfestigkeit und damit zum Ausfall des Betriebsmittels führen können. Die Alterung der Isolatoren wird maßgeblich von den herrschenden elektrischen Beanspruchungen, in Abhängigkeit vom Spannungstyp – Gleich- bzw. Wechselspannung – beeinflusst.
Durch die Integration von HGÜ-Systemen in die bestehende Wechselspannungsinfrastruktur durch enge Parallelführung auf einem Mast bzuw. einer Trasse kommt es durch die Überlagerung von Gleich- und Wechselfedern zur Ausbildung elektrischer Mischfelder. Bislang existieren keinerlei Erfahrungen hinsichtlich der Auswirkungen solcher elektrischer Mischfelder auf das Alterungsverhalten silikonisolierter Freiluftisolatoren.
Das Ziel dieser Arbeit ist die systematische Untersuchung des Alterungsverhaltens silikonbasierter Freiluftisoliermaterialien in der Alterungsfrüh- sowie ALterungsspätphase unter Mischfeldbeanspruchung. Dazu werden mögliche elektrische Mischfelder mit Hilfe numerischer Feldberechnungen anhand realer Mast und Isolatorgeometrien ermittelt.
Zur Charakterisierung der Materialalterung mischfeldexponierter, silikonbasierter Freiluftisolierwerkstoffe werden Untersuchungsverfahren entwickelt, mit denen die Degradationsprozesse während der Alterungsfrüh- und -spätphase systematisch untersucht werden. Hierzu werden Modellanordnungen derart modifiziert und erweitert, dass die bei der Alterung ablaufenden Prozesse unter Exposition eines elektrischen Mischfeldes variabler Zusammensetzung charakterisiert werden können. Zur Untersuchung der Alterungsfrühphase dienen eine Modellanordnung zur Analyse des Teilentladungsverhaltens an Wassertropfen sowie ein Nebelprüfverfahren. Die Phänomene der Alterungsspätphase werden durch einen Modellversuch zur Untersuchung stromschwacher Oberflächenentladungen angebildet.