Messsystemanalyse eines Versuchsstandes zur Messung der Gleichstrom-Leitfähigkeit fester Isolierstoffe
Measurement system analysis of a test system for measuring the direct current conductivity of solid insulating materials
Masterarbeit
Hintergrund und Motivation
Eine wesentliche Eigenschaft von Isoliermaterialien ist deren elektrische Leitfähigkeit. Sie bestimmt die elektrische Feldverteilung im DC-Feld. Die Leitfähigkeit kann jedoch stark schwanken, je nach herrschender Temperatur, Feldstärke oder auch der Steilheit zu Beginn/Ende der Feldbeanspruchung. Physikalische Ladungstransport- und Polarisationsmechanismen sind hierbei relevant. Aufgrund des steigenden Bedarfs an langen nationalen und internationalen Energieübertragungsstrecken sind viele Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungs-Projekte (HGÜ) mit erdverlegten Kabeln geplant bzw. befinden sich bereits in der Bauphase. Die Zuverlässigkeit dieser Übertragungsstrecken ist fundamental für den Erfolg der Energieübertragung und die Netzstabilität.
Zur Auslegung von Isolationssystemen unter Gleichstrombelastung ist u.a. die stationäre elektr. Leitfähigkeit relevant, welche durch die Bestimmung der spezifischen elektr. Leitfähigkeit der beteiligten Isolierstoffe ermittelt werden kann. Hierfür existiert bereits ein Versuchsstand am Fachgebiet HBA, welcher hinsichtlich seiner Messgenauigkeit/Reproduzierbarkeit untersucht werden soll.
Aufgabenstellung
- 1. Literaturrecherche und Einarbeitung
Elektrische Leitfähigkeit, Ladungstransport- & Polarisationsmechanismen, Versuchsaufbau - 2. Ausführliche Messsystemanalyse durch geeignete Methodik
Genauigkeit, Präzision, Sensitivität, Messunsicherheit, Linearität, Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit, Robustheit. Faktoren, die diese Eigenschaften ggf. beeinflussen. - 3. Voruntersuchungen und Umsetzung möglicher Verbesserungen
Polarisations- und Depolarisationszeiten, Messdauer, Spannungshöhe, Elektrodenanordnung, Auswertung der Messdaten mit versch. Methoden - 4. Erstellung einer Methodik für konsistente Versuchsdurchführungen
interne „Norm“ für bestmögliche Messergebnisse, Prüfanweisungen für wiederkehrende Prozeduren (z.B. Offsetkorrektur, Probenhandling, Messdauer, …
Voraussetzungen
- Interesse und Spaß an Kombination von Simulation und Messungen
- Selbstständige und strukturierte Arbeitsweise
- Fähigkeit zur Zusammenarbeit mit WiMi’s und Werkstattpersonal
- Erfahrungen im Löten sind hilfreich
