Labor für Hochspannungstechnik

Lehre

Hochspannungstechnik I & II

Vorlesungsbegleitend finden im 5. und 6. Semester Laborpraktika statt. Die theoretischen Grundlagen werden durch praktische Laborversuche verifiziert. Die Studierenden lernen die die wesentlichen Bereiche der Hochspannungstechnik in folgenden Praktika kennen:

5. Semester

Erzeugung und Entladung hoher Wechselspannung
Erzeugen und Messen einer Blitzstoßspannung
Erzeugen und Messen hoher Gleichspannung
FEM Simulation mit Comsol Multiphysics

6. Semester

Elektrische Durschläge in Druckgasisolationen
Wanderwellen
Teilentladungsmessung und Diagnose
Verlustfaktormessung

Energiekabeltechnik

Vorlesungsbegleitend finden im Modul Energiekabeltechnik zwei Praktika statt, welche sich vor allem mit dem Aufbau und der Montage von Mittelspannungskabeln, sowie der Kabelfehlerortung befassen. Die Studierenden absolvieren folgende Praktika:

Montage und Inbetriebnahme eines Mittelspannungskabels
Kabelfehlerortung an einer Kabelstrecke mit künstlichen TE-Fehlstellen

Abschlussarbeiten

Ausgeschriebene Arbeiten

Optimierung und Ausbau einer Messsoftware zur 3D-Lokalisation
von Teilentladungen in der MATLAB-Umgebung: Download PDF

Impressionen aus den Praktika

Oberflächenentladung auf einer Glasplatte

Versuchsbesprechung während des Praktikums

Forschung im Labor

Neben der Lehre werden im Rahmen der Forschung verschiedene Themengebiete untersucht. Die Schwerpunkte liegen hierbei in der Dimensionierung und Messung von Fehlstellen in Energiekabeln und Garnituren, der Kabelverbindertechnik, der Durchschlagsfestigkeit verschiedener Isolierstoffe in kryogener Umgebung, der Charakterisierung von Ölen / Pasten, der FEM-Simulation verschiedener Konfigurationen und den alternativen Prüfspannungsarten zur Vor-Ort-Messung.

Projekte und Anwendungsgebiete

Ausgewählte Forschungsprojekte und Anwendungsgebiete

Elektrische Alterungsmechanismen kryogener Verbundisolierungen

Ein Forschungsschwerpunkt im Hochspannungslabor der FH SWF sind elektrische Alterungsmechanismen und -effekte kryogener Verbundisolierungen, wie sie zum Beispiel in supraleitenden Hochspannungskabeln vorkommen. Die Fachhochschule begleitet als wissenschaftlicher Partner das Projekt „SuperLink“ in München, in dem alle Komponenten für ein 110-kV-Supraleitendes-Energiekabel entwickelt und getestet werden. Anders als bei herkömmlichen Energiekabeln mit Kunststoffisolierung besteht die Isolierung von supraleitenden Kabeln, bei Betriebstemperaturen von -196°C, aus Isolierbändern, die mit flüssigem Stickstoff getränkt sind. Um die Langlebigkeit der Kabel sicherzustellen, werden elektrische Alterungseffekte (thermische sind bei den Temperaturen höchst unwahrscheinlich) durch Teilentladungen auf die elektrische Isolierung dieses speziellen Kabeltyps untersucht.

UHF Teilentladungsdetektion und Lokalisation

Zur Prüfung und Diagnose von Energiekabelsystemen wird seit Jahren die Teilentladungsmessung (TE) eingesetzt. Insbesondere auf die Kabelgarnituren, also Muffen und Endverschlüsse, sollte ein besonderes Augenmerk gelegt werden. Neben konventionellen Diagnoseverfahren werden auch unkonventionelle Verfahren wie die ultrahochfrequente (UHF) Teilentladungsdetektion erforscht und eigesetzt. Thematisch wird vor allem die UHF-TE-Diagnose an Kabelendverschlüssen untersucht. Hierbei werden die Potentiale und Grenzen der UHF-TE-Detektion und Lokalisation sowohl im Labor, als auch in Hochspannungsschaltanlagen vor Ort untersucht. Dies geschieht im Rahmen eines Innovationsprojektes in Kooperation mit der Bayernwerk Netz GmbH.

Kontaktphysikalische Betrachtung von Schraubverbindern für große Querschnitte

Durch den stetig wachsenden Energiebedarf und den Ausbau des Energieversorgungsnetzes wachsen auch die Leiterquerschnitte der Energiekabel und damit der Bedarf nach Verbindern für große Querschnitte. Gerade bei diesen großen Querschnitten ist eine dauerhaft zuverlässige, niederohmige Verbindung der Leiter einzelner Kabelabschnitte notwendig. Die Anwendung der Finite-Elemente-Methode (FEM) in der mechanischen und elektrischen Simulation von Schraubverbindern für Hochspannungskabel, insbesondere bei großen Querschnitten, ist ein wichtiges Werkzeug zur fachgerechten Dimensionierung der Schraubverbinder. Ein wesentlicher Aspekt dieses Forschungsgebietes besteht in der detaillierten Analyse und Bewertung der Simulationsergebnisse anhand von präzisen Messungen. Dieser Forschungsbereich hat das Potenzial, die Effizienz und Zuverlässigkeit der stromführenden Kontakte von Energiekabelsystemen erheblich zu steigern und somit einen bedeutenden Beitrag zur Weiterentwicklung dieser Technologien zu leisten.