Optimierung eines PEA-Messsystems für Hochspannungskabelproben
Bachelorarbeit
Hintergrund und Motivation
Der wachsende Bedarf an langen Energieübertragungsstrecken treibt zahlreiche Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Projekte (HGÜ) mit erdverlegten Kabeln voran. Die Zuverlässigkeit dieser Anlagen ist entscheidend für Netz-stabilität und Versorgungssicherheit. Kabelmuffen, welche bei Landstrecken in großer Anzahl verbaut werden müssen, gelten als bekannte Schwachstellen und stellen ein kritisches Risiko dar. Neben einem durchdachten Design sind zuverlässige Isoliermaterialien der Schlüssel zum Entwicklungserfolg. Ihre elektrische Charakterisierung, im HGÜ-Kontext insbesondere Leitfähigkeit und Raumladungsverhalten, ist dabei essenziell. Die Pulsed-Electro-Acoustic-Methode (PEA) bietet für letzteres ein etabliertes Messverfahren.
Aufgabenstellung der Arbeit:
Im Rahmen der Arbeit soll ein PEA-Messsystem zur Messung von Raumladungen in Hochspannungskabelstücken durch geeignete Anpassungen optimiert werden und durch erste Messungen in Betrieb genommen werden. Basis hierfür ist ein bestehender Prototyp und ein Auswerteprogramm in Python für Plattenproben, welches für Kabel angepasst werden muss.
Literaturrecherche und Einarbeitung
Raumladungen und deren Modelle, PEA-Messprinzip, existierende Messsysteme
Optimierung bzw. Anpassung des PEA-Messaufbaus
elektrisches und mechanisches Konzept, Festlegung eines Bereichs für die Prüflingsdicke, ggf. akustische Impedanz-Anpassung, Temperaturabhängigkeit und Bestromung des Prüflings, Signalverstärkung
Anpassung der Auswertemethodik
Signalverarbeitung mit Python: Berechnung Raumladungssignals aus dem gemessenen Spannungssignal durch Entfaltung, Korrektur von Systemantwort, Dämpfung und Dispersion, Berücksichtigung der radialen Feldverteilung)
Inbetriebnahme und Designverifikation
Durchführung und Auswertung erster Messungen, Kabelprüflinge stehen zur Verfügung
Voraussetzungen
Interesse und Spaß an Kombination von Programmierung und Messungen
Selbstständige und strukturierte und sorgfältige Arbeitsweise
Fähigkeit zur Zusammenarbeit mit WiMi’s und Werkstattpersonal
Erfahrungen im Löten sind hilfreich
