Moritz Gießel

Dipl.-Ing. Moritz Gießel

Thermische Stabilität von Überspannungsableitern

+49 6151 16-20440
+49 6151 16-20434

Fraunhoferstr. 4
64283 Darmstadt

Raum: S3|21 404

Lehre

keine

Offene HiWi-Stellen

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Bachelor- und Masterarbeiten

Offene Arbeiten:

Untersuchung des thermischen Verhaltens eines druckluftgekühlten Ableiters für den Innenraumeinsatz in HVDC-Systemen

In Bearbeitung:

Abgeschlossen:

Untersuchung des Energieaufnahmevermögens von MO-Varistoren bei pulsierender Gleichspannung (Dirk Elbert)

Untersuchung des Einflusses hoher Einspanndrücke auf die elektrische Charakteristik von MO-Varistoren (Hubertus Doll)

Lightningandswitchingperformanceofa 420 kV transmissionlinebyusingsurgearresters (FaisalFarooq, externe Arbeit)

Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Bestimmung der Leitfähigkeit und Permittivität von Metalloxid-Varistoren (Yassine Allani)

Experimentelle Untersuchung des Einflusses unterschiedlicherSteuerringkonfigurationen auf die thermische Stabilität eines 550 kV-Ableiters (Stefan Morhard)

Vergleich des thermischen Verhaltens von Überspannungsableitern bei unterschiedlichen Energieeintragsformen am Beispiel des thermischenÄquivalents (Yiyun Zhou)

Projektbeschreibung

Überspannungsableiter werden in der Energieversorgung eingesetzt, um die elektrischen Betriebsmittel vor möglichen Überspannungen – z. B. durch Blitzeinschlag oder in Folge einer Schalthandlung – zu schützen. Heutzutage werden im Netz fast ausschließlich Ableiter mit einem Aktivteil bestehend aus Metalloxidvaristoren und unterschiedlichen Gehäusematerialen (Silikon, Porzellan, Glas) verwendet.

Metalloxidvaristoren zeichnen sich durch Ihre stark nichtlineare Spannungs-Strom Charakteristik aus, die es ermöglicht, dass durch den Ableiter unter normalen Betriebsbedingungen nur ein geringer überwiegend kapazitiver Leckstrom im mA-Bereich fließt, während im Überspannungsfall sehr hohe Ströme im kA-Bereich abgeleitet werden. Eine Herausforderung bei der Auslegung von MO-Überspannungsableitern besteht darin, zu gewährleisten, dass auch im Falle von mehreren kurz hintereinander erfolgenden Ableitvorgängen – mit der Folge einer Erwärmung des Aktivteils und einer Erhöhung des Leckstroms – eine Abkühlung des Ableiters gegeben ist.

Diese sogenannte thermische Stabilität des Ableiters muss vom Hersteller im Rahmen einer Arbeitsprüfung gemäß IEC 60099-4 belegt werden. Da eine Laborprüfung, welche einen möglichen Aufheizvorgang im Netz simuliert mit verfügbarer Laborausstattung nicht am kompletten Ableiter durchgeführt werden kann, werden stattdessen thermische Äquivalente zum Nachweis der thermischen Stabilität eines Ableiters herangezogen. Diese können das thermische Verhalten jedoch nur unzureichend nachbilden.

Im Rahmen dieses Projektes sollen in einem ersten Schritt Untersuchungen am kompletten Ableiter im Labor durchgeführt werden und eine Nachbildung der erzielten Ergebnisse auf dem Simulationsweg erreicht werden. In einem weiteren Schritt soll mithilfe des entwickelten Simulationsmodells das thermische Verhalten von UHV-Ableitern bei Variation der Versuchsbedingungen untersucht werden.

Publikationen

2015

V. Hinrichsen, M. Gießel, M. Tuczek
Thermal Stability of HV and UHV Arresters with Reduced GradingSystems
2015 INMR World Congress on Insulators, Arresters, Bushings & CableAccessories, 18. – 21. Oktober, München, Deutschland

Y. Späck-Leigsnering, E. Gjonaj, H. De Gersem, T. Weiland, M.Gießel, V. Hinrichsen
Electro-Quasistatic-Thermal Modeling and Simulation of StationClass Surge Arresters
IEEE Transactions on Magnetics, 13. Oktober 2015

Y. Späck-Leigsnering, E. Gjonaj, H. De Gersem, T. Weiland, M.Gießel, V. Hinrichsen
Multi-rate time integration for coupled electrical and thermalmodeling of surge arresters
2015 ICEAA, 07. – 11. Sept., Turin, Italien

Y. Späck-Leigsnering, E. Gjonaj, H. De Gersem, M. Gießel, V. Hinrichsen
Thermal analysis of a station class arrester model in continuous operation and under the operating duty test
19. ISH 2015, 23. – 28. August, Pilsen, Tschechien

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