Optimierung des Durchzündverhaltens von Kugelfunkenstrecken bei überlagerten Stoßspannungsprüfungen

Typprüfungen an HGÜ-Betriebsmitteln wie Kabeln oder gasisolierten Systemen sehen überlagerte Stoßspannungsprüfungen vor. Bei diesen wird bei anliegender Gleichspannung am Prüfling eine Stoßspannung hinzugeschaltet. Hierfür werden typischerweise Kugelfunkenstrecken oder Koppelkondensatoren verwendet. Aus der Literatur ist bekannt, dass Funkenstrecken ein problematisches Verhalten bei überlagerten Stoßspannungsprüfungen zeigen können.

Im Folgenden werden Laborversuche vorgestellt, in denen überlagerte Prüfungen mithilfe von Kugelfunkenstrecken durchgeführt wurden. Dabei konnte das Zündverhalten der Funkenstrecke durch diverse Maßnahmen erheblich verbessert werden. Die Untersuchungen wurden für Spannungen bis 300 kV DC durchgeführt. Es wurde eine Triggereinrichtung in die Kugelfunkenstrecke eingebaut, welche den möglichen Schlagweitenbereich zum Durchzünden der Funkenstrecke deutlich erhöht. Weiterhin konnten durch die Platzierung der Belastungskapazität des Stoßspannungsgenerators parallel zum Prüfling das Zündverhalten und die Kurvenform der Stoßspannung erheblich verbessert werden. Insgesamt wird gezeigt, dass die in der Literatur beschriebenen Probleme bei überlagerten Stoßspannungsprüfungen durch gezielte Maßnahmen vollständig gelöst werden können.

Type tests on HVDC equipment such as cables or gas-insulated systems generally require tests with superimposed impulse voltage. Thereby an impulse voltage is directly superimposed while the DC voltage is still applied to the test object. For this purpose, spark gaps or coupling capacitors are commonly used. The literature describes problems during superimposed voltage testing with spark gaps.

This report presents laboratory experiments, in which superimposed tests with spark gaps were performed. The ignition behaviour of the spark gap could be improved by various measures. The investigations were carried out for voltages up to 300 kV DC. A trigger device was installed in the spark gap. This increased the possible range of the flashover distance. Furthermore, the total load capacitance of the impulse voltage generator was connected in parallel to the test object. Thereby, ignition behaviour and waveform of the impulse voltage could be improved significantly. Overall, the report shows that the problems with spark gaps during superimposed voltage tests as described in the literature can be solved completely by adequate measures.