Optical and electrical acquisition of discharge phenomena on air gaps
Final Report Abstract
Für die Simulation von Blitzeinschlägen in Elektroenergienetzen stehen aktuell Näherungsgleichungen zur Verfügung, die lediglich eine Abschätzung des Durchschlagverhaltens ermöglichen. Dieser Mangel beruht auf die Unkenntnis der physikalischen Vorgänge des Überschlags der Isolatoranordnung infolge eines Blitzeinschlages in eine Freileitung. Alternativ werden für die Isolationskoordination Werte der Überschlagspannung angenommen, die mit einem hohen Sicherheitsfaktor beaufschlagt werden. Um diese Unzulänglichkeit zu beheben, bestand das Hauptanliegen dieses Forschungsvorhaben darin, die ablaufenden Prozesse des Überschlags an der Isolatoranordnung infolge von Blitzeinschlägen im Elektroenergienetzen messtechnisch zu erfassen, beschreiben und gegebenenfalls zu interpretieren. Unter Zuhilfenahme der Û𝑑-𝑡𝑑 -Kennlinie und der Û𝑑-s Kennlinie konnte das Durchschlagverhalten der Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung für unterschiedliche ̂ Elektrodenabstände s charakterisiert werden. Die Vorentladungsprozesse an der Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung bei standardisierter Blitzspannung bestehen aus drei Phasen. Diese sind in der Reihenfolge nach ihrem Auftreten die Streamerphase, der Kanalübergang und die Kanalbildung. Ihre Unterscheidung erfolgt einerseits durch ablaufende Prozesse in der Bildsequenz und erkennbar differenzierbare Bereiche im Stromverlauf. Die Streamerphase ist charakterisiert durch die unabhängige Entwicklung von Streamerentladungen an beiden Spitzenelektroden, wobei ihre Form und Ausbreitung sich voneinander unterscheiden. Liegt eine genügend hohe Feldstärke über der Spitze-Spitze-Elektrodenanordnung vor, überbrücken die Streamerentladungen in der Streamerphase den kompletten Elektrodenzwischenraum und es kommt zur Phase des Kanalübergangs. In dieser Phase bewegen sich die Entladungen von der Spitzenelektrode am Erdpotential zur Spitzenelektrode am Hochspannungspotential. Dort angekommen schnüren sie sich zu einem Kanal ein. Treffen sich beide Kanäle, so kommt es zu einem Durchschlag. Die Basis für die Erzeugung der oszillierenden Blitzspannung stellt der Marx-Generator dar. Um einen oszillierende Blitzspannung zu erzeugen, wird der Marx-Generator modifiziert. Hierfür wird der Dämpfungswiderstand 𝑅𝑑 durch eine Spule mit der Induktivität 𝐿𝑑 ersetzt. Das Entladungsverhalten bei oszillierender Blitzspannung weist zum Teil Gemeinsamkeiten sowie stark ausgeprägte Unterschiede zur Spannungsform der standardisierten Blitzspannung auf. Es kann letztlich konstatiert werden, dass die Vorentladungsprozesse, welche bei der standardisierten Blitzspannung auftreten, auch bei der oszillierenden Blitzspannung vorkommen. Somit bestehen die Vorentladungsprozesse in der Reihenfolge ihres Auftretens aus der Streamerphase, Kanalübergang und der Kanalbildung. Bedingt durch die Oszillation der Blitzspannung und der sich daraus ergebenden Absenkung bzw. Erhöhung der Blitzspannung treten die genannten Phasen allerdings mehrmals auf. Ihre Ausprägungen unterscheiden sich jedoch von Periode zur Periode der oszillierenden Blitzspannung.
Publications
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Stochastic Character Modelling of Breakdown under Lightning Impulse Voltage. Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena (CEIDP), Toronto, 2016. ISBN 978-1-5090-4654-6
Gürlek, A.; Malekian, K.; Schufft, W.
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Electrical Measurements and Photographic Acquisition of Pre-discharges on Long Rod-Rod Air Gaps under Lightning Impulse Voltage. 20th International Symposium on High Voltage Engineering, Buenos Aires, 2017. ISBN 978-987-45745-5-8
Gürlek, A.; Schufft, W.; Shirvani, A.
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Stochastische Beschreibung des Durchschlagverhaltens für die Spitze-Spitze Elektrodenanordnung bei Blitzspannung. VDE-Fachtagung Hochspannungstechnik 2018, Berlin, Germany, 2018
Gürlek, A.; Hoshmeh, A.; Schufft, W.; Shirvani, A.
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(2020): Discharge Process on Long Rod-Rod Electrodes Under Positive Lightning Impulse Voltage. In: Bálint Németh (Hg.): Proceedings of the 21st International Symposium on High Voltage Engineering, Bd. 599. Cham: Springer International Publishing (Lecture
Gürlek, A.; Shirvani, A.; Hoshmeh, A.; Schufft, W.
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(2020): Simulation, Generation and Measurement of Oscillated Lightning Impulse Voltage. In: Bálint Németh (Hg.): Proceedings of the 21st International Symposium on High Voltage Engineering, Bd. 599. Cham: Springer International Publishing (Lecture Notes
Gürlek, A.; Shirvani, A.; Hoshmeh, A.; Schufft, W.
