Hochspannungshalle

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Seit dem Umzug in das neue Gebäude steht dem Lehrstuhl eine moderne Versuchshalle zur Verfügung, die primär für Hochspannungsversuche genutzt wird, aber auch für Hochstromversuche zur Verfügung steht.

Wechselspannungsprüftransformator mit angeschlossenem Koppelkondensator          für Teilentladungsmessungen

Bild 1: Wechselspannungsprüftransformator mit angeschlossenem Koppelkondensator für Teilentladungsmessungen

Die Halle verfügt über eine Grundfläche von 11,85 m * 12,95 m bei einer Firsthöhe von 8,94 m. Um in der Versuchshalle störungsfrei messen zu können und durch ungewollte HF-Aussendungen auch die Umgebung nicht zu beeinträchtigen, ist die Halle vollständig geschirmt ausgeführt. Alle Energieversorgungs-, Meß- und Steuerleitungen werden über Filter zugeführt. Im Frequenzbereich von 10 kHz - 1 GHz werden Dämpfungswerte vom mehr als 50 dB bei sowohl der magnetischen, als auch der elektrischen Feldkomponente erreicht. Die Energieversorgung der Versuchshalle wird durch einen eigenen 20 kV/0,4 kV-Transformator mit einer Nennleistung von 400 kVA vorgenommen. Damit ist sichergestellt, daß Beeinflussungen der Netzspannung auf dieses Teilnetz beschränkt bleiben und andere Versuchseinrichtungen nicht gestört werden.

Für Hochspannungsversuche stehen in der Halle zwei Anlagen zur Verfügung, mit denen sowohl Prüfwechselspannungen, als auch Stoßspannungen erzeugt werden können.

Kernstück der Wechselspannungsprüfanlage ist der in Bild 1 im Hintergrund dargestellte Hochspannungsprüftransformator in Kesselbauweise mit einer maximalen Ausgangsspannung von 500 kV. Die Nennleistung des Transformators beträgt 250 kVA, als Kurzzeitleistung stehen für 30 Minuten je Stunde 500 kVA zur Verfügung. Wegen der begrenzten Raumhöhe und um Aufstellfläche zu sparen, wurde der Prüftransformator teilweise im Boden versenkt eingebaut. An der Kopfelektrode der gesteuerten Durchführung, die gleichzeitig die Messung der Prüfwechselspannung ermöglicht, steht ein Anschlußpunkt für weitere Anlagenkomponenten oder von Prüflingen zur Verfügung. Die Ausgangsspannung des Prüftransformators kann über einen vorgeschalteten Stelltransformator stufenlos eingestellt werden. Zur Blindleistungskompensation ist eine stufig verstellbare Kompensationsdrossel mit einer maximalen Leistung von 400 kVAr vorhanden. Beide Komponenten sind am linken hinteren Bildrand von Bild 1 dargestellt.

Zur zerstörungsfreien Isolierstoffprüfung mittels Teilentladungsmessung ist der im Vordergrund von Bild 1 dargestellte Koppelkondensator notwendig, an dem ein frequenzselektives Teilentladungsmeßgerät angeschlossen ist. Aufgrund des weitgehend teilentladungsfreien Aufbaus der Wechselspannungsprüfanlage und der verwendeten Komponenten liegt der TE-Eigenstörpegel bei maximaler Ausgangsspannung bei weniger als 10 pC. Bedingt durch die durch Schirmung und Filterung sehr störarme Umgebung sind Teilentladungsmessungen mit Empfindlichkeiten von weniger als 0,5 pC möglich.

Für Kapazitäts- und Verlustfaktormessung stehen SF6-isolierte Normalkondensatoren unterschiedlicher Nennspannung und Kapazität zur Verfügung. Auf diese Weise kann der für die Messung mit der Scheringbrücke notwendige Vergleichskondensator optimal an den zu messenden Prüfling angepaßt werden. Zusammen mit einem am Lehrstuhl entwickelten rechnergestützten Spannungsmeßgerät werden die Normalkondensatoren auch zur hochgenauen Bestimmung der Prüfwechselspannung als Hochspannungskapazität eines kapazitiven Teilers eingesetzt. Dabei lassen sich Spannungsmessungen mit Meßunsicherheiten von weniger als 1% realisieren.

10-stufiger Stoßspannungsgenerator mit einer Summenladespannung          von 1 MV

Bild 2: 10-stufiger Stoßspannungsgenerator mit einer Summenladespannung von 1 MV

Zur Erzeugung von Stoßspannungen steht in der Versuchshalle ein 10-stufiger Stoßspannungsgenerator mit einer Summenladespannung von 1 MV bei einer maximalen Stoßenergie von 50 kJ zur Verfügung. Durch Veränderung der Entladewiderstände und des externen Dämpfungswiderstands in Verbindung mit einer Belastungskapazität können sowohl Schalt- als auch Blitzstoßspannungen erzeugt werden. Sämtliche Widerstände sind stufig veränderbar, so daß hier eine Anpassung der geforderten Zeitparameter an den Prüfling in weiten Grenzen möglich ist. Die Erfassung des Stoßspannungsverlaufs am Prüfling erfolgt über einen ohmsch-kapazitiven Teiler mit geringer Antwortzeit. Der zeitliche Spannungsverlauf wird mit einem schnellen digitalen Speicheroszilloskop aufgezeichnet. Die Meßwerte können über eine Rechnerschnittstelle des Speicheroszilloskops unmittelbar in einen PC übernommen und dort weiterverarbeitet oder auf einem Fileserver gespeichert werden.

Die Einstellung aller Betriebsparameter des Stoßgenerators, wie z.B. Ladespannung, Ladestrom, Anzahl der Stöße und Pause zwischen zwei Stoßspannungsbelastungen sowie der Abstand der Schaltfunkenstrecken, können vom Steuerpult in der Meßkabine fernbedient werden. Um auch bei geringen Spannungen ein nahezu verzugsfreies Durchzünden aller Schaltfunkenstrecken zu gewährleisten, sind die unteren 4 Stufen getriggert ausgeführt. Das notwendige Triggersignal wird vom Steuergerät in der Meßkabine erzeugt und über Lichtwellenleiter den einzelnen Stufen des Stoßgenerators zugeführt. Über eine in den Kugeln der Schaltfunkenstrecke befindliche Energiequelle wird durch das Triggersignal eine Hilfsentladung im Zwischenraum der Schaltfunkenstrecke gezündet, die ein nahezu verzögerungsfreies Durchzünden der Funkenstrecke zur Folge hat.

Meßkabine mit Steuerpulten der Stoß- und Wechselspannungsanlage sowie Einrichtungen zur Meßdatenerfassung und -verarbeitung

Bild 3: Meßkabine mit Steuerpulten der Stoß- und Wechselspannungsanlage sowie Einrichtungen zur Meßdatenerfassung und -verarbeitung