Diese Arbeit befasst sich mit verschiedenen Problemen im Zusammenhang mit Varistoren und Mikrovaristoren, welche dank ihrer außergewöhnlichen, nichtlinearen elektrischen Leitfähigkeit zur Unterdrückung transienter Überspannungen eingesetzt werden. Diese Arbeit ist vor allem dadurch motiviert, dass man zum einen das Verhalten von Überspannungsableitern im Hochspannungsbereich simulieren möchte, zum anderen dasjenige von Mikrovaristoren für zukünftige Einsatzmöglichkeiten bei der nichtlinearen resistiven Feldsteuerung.

Die Untersuchung der Überspannungsableiter erfordert die numerische Berechnung wechselseitig gekoppelter elektrischer und thermischer Felder, wobei die Hauptschwierigkeit in der extremen Nichtlinearität des elektrischen Teilproblems zu finden ist. Zu diesem Zweck wird die Elektroquasistatik-Gleichung mittels der Finite-Elemente-Methode im Zeitbereich gelöst. Auf die Berechnung des thermisch-stationären Zustandes eines Überspannungsableiters und die Untersuchung eines Enveloppengleichungsmodells zur Simulation des Erwärmungs- und Kühlverhaltens von Ableitern wird näher eingegangen.

Diese Simulationen sind abhängig von hinreichend genauen Modellen zur Beschreibung der Materialeigenschaften. Die Schätzung der nichtlinearen Leitfähigkeit und Permittivität von Varistormaterialien ist ein essenzieller Bestandteil dieser Arbeit.

Des Weiteren werden nichtlineare Kapazitäts- und Leitfähigkeitsmatrizen eingeführt. Der hier vorgestellte Ansatz beruht auf einem Ersatzschaltungsmodell, dessen Parameter mithilfe von Feldsimulationsergebnissen bestimmt werden.