Impuls-Energieaufnahmevermögen von Metalloxidvaristoren für Überspannungsableiter in Hochspannungsnetzen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Volker Hinrichsen; Professor Dr.-Ing. Jürgen Rödel; Professor Dr.-Ing. Thomas Weiland
• Fachliche Zuordnung: Elektrische Energiesysteme, Power Management, Leistungselektronik, elektrische Maschinen und Antriebe
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 206612880

Metalloxid-(MO)-Varistoren stellen für den Einsatz in Überspannungsableitern den Stand der Technik dar. Nur wenige systematische Untersuchungen wurden bisher zu deren Energieaufnahmevermögen durchgeführt, die wohl umfangreichste davon am Fachgebiet eines der Antragsteller selbst. Sie wurde begleitet und unterstützt von einer Cigré-Arbeitsgruppe (zusammengesetzt aus den renommiertesten internationalen Ableiterspezialisten). Aus diesem Projekt sind jedoch insbesondere viele Grundlagenaspekte des Alterungs- und Ermüdungsverhaltens von MO-Varistoren offen geblieben. Ziel des hier beantragten interdisziplinären Projekts ist die Gewinnung neuer Erkenntnisse zu derzeit noch weitgehend unbekannten Einflüssen auf das Energieaufnahmevermögen von MO-Varistoren. Im Zusammenwirken der Antragsteller sollen solche Einflussfaktoren modelliert, simuliert und experimentell identifiziert werden, um später durch systematische Simulation und Parametervariationen das Energieaufnahmevermögen von MO-Varistoren besser verstehen und schließlich Verbesserungsmaßnahmen daraus ableiten zu können. Ohne Simulationen wäre dies nur mit extrem hohem Fertigungs- und experimentellem Prüfaufwand möglich. Die Verbesserung des Energieaufnahmevermögens und die Kenntnis von Ausfallwahrscheinlichkeiten bei gegebenen Energieeinträgen sind dringend erforderlich, um Überspannungsableiter in den sich entwickelnden UHV-(ultra high voltage)-Spannungsebenen (derzeit Wechselspannung 1100 kV in China und 1200 kV in Indien sowie Gleichspannung ± 800 kV in China) sowie zum Schutz von FACTS-(flexible a.c. transmission systems)-Komponenten in einer zukünftigen elektrischen Energie-Fernübertragung dimensionieren und erfolgreich einsetzen zu können. Die wissenschaftlichen Arbeiten der Antragsteller sind durch mehrere Schnittstellen gekennzeichnet. Der Antragsteller aus der Materialwissenschaft ist für die Herstellung verschiedener Gefüge und Normdefekte verantwortlich, untersucht Schadensbilder und bestimmt elektrische Eigenschaften vor und nach Alterung und Ermüdung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen