Berücksichtigung dielektrischer Materialeigenschaften in der Finiten-Elemente-Simulation von HGÜ-Isoliersystemen

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Verbrauchsfern erzeugter Strom kann über große Distanzen am wirtschaftlichsten mittels der Hochspannungsgleichstromübertragung transportiert werden. Dies führt zu einer veränderten elektrischen Belastung der Hochspannungskomponenten. Transiente Übergangsvorgänge bestimmen die elektrischen Feldverteilungen. Bisherige FEM-Berechnungen vernachlässigen dabei meist die langsamen Polarisationsvorgänge der Transienten. In dieser Arbeit werden hierfür auf Basis des bekannten Debye-Ansatzes und in Analogie zum Netzwerkmodell, zusätzliche Differentialgleichungen direkt in die FEM einbezogen, welche die feld- und temperaturabhängigen Polarisationsströme individuell abbilden. Zur Verifizierung des Berechnungsverfahrens werden transiente Potentialverläufe an den Steuerbelägen von modifizierten Hochspannungsdurchführungen unter Gleich- und Umpolspannungen sowie unter thermischen Gradienten gemessen. Auswirkungen auf Prüf- und Belastungsszenarien werden anhand von Simulationen diskutiert.

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