Mischspannungsbeanspruchung von Hochspannungs-MO-Widerständen

Bei der Bündelung parallelgeführter Freileitungen, die Hochspannungsdrehstrom und Hochspannungsgleichstrom übertragen, tritt eine Betriebsspannung auf, die durch einen Gleichanteil, einen Grundschwingungsanteil und durch harmonische Spannungsanteile charakterisiert ist. Diese Betriebsspannung wird als Mischspannung bezeichnet und beansprucht die angeschlossenen elektrischen Betriebsmittel, wie auch den Metalloxidüberspannungsableiter (MO-Ableiter). Üblicherweise werden MO-Ableiter entweder mit Gleich-spannung oder mit Wechselspannung (50 Hz oder 60 Hz) beansprucht. Die Beanspruchung von MO-Ableitern mit Mischspannung wurde in den bisherigen Untersuchungen nicht im Detail betrachtet. Die Betrachtung einer solchen Spannungsbeanspruchung sollte aber im Fokus der Untersuchungen stehen, da sich die Wellenform der Betriebsspannung wesentlich verändert. Daher widmet sich die vorliegende Arbeit der Fragestellung, welche Wirkung Mischspannungen auf die elektrische Charakteristik von MO-Ableitern mit den darin verbauten MO-Widerständen haben. Dazu wurde das extrem nichtlineare Verhalten einzelner MO-Widerstände anhand von experimentellen Untersuchungen analysiert und bewertet, um bei verschiedenen Mischspannungsformen die halbleitenden MO-Widerstände in Form von Feldstärke-Stromdichte-, Verlustleistungsdichte-, elektrische Leitfähigkeits-und Permittivitätskennlinien systematisch zu beurteilen. Zusätzlich wurden die MO-Widerstände auf verschiedene Betriebstemperaturen erwärmt, um den Temperatureinfluss bei Mischspannung zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Amplitude der Gesamtstromdichte und die Anteile der Gesamtstromdichte, welche in der Summe den Leckstrom durch den MO-Widerstand charakterisieren, im wesentlichen durch die Wellenform der anliegenden Mischspannung beeinflussen lassen. Weiterhin zeigt sich, dass die Gesamtstromdichte bei Beanspruchung mit Gleichspannung am geringsten und mit reiner Wechselspannung (50 Hz) am höchsten ist. Bei Beanspruchung mit Mischspannung lagen die ermittelten Gesamtstromdichten zwischen denen bei Gleich- und Wechselspannung. Für die Praxis bedeutet das, dass MO-Widerstände sich grundsätzlich für einen Einsatz bei Mischspannung eignen. Jedoch sollte die Verlustleistungskennlinie des jeweiligen MO-Widerstandes mit betrachtet werden. Außerdem ist bei der Betriebsüberwachung von MO-Ableitern die Änderung in der Wellenform des Leckstromes entsprechend vorliegender Betriebsspannung zu berücksichtigen.