ETG Fachbereich Q2 Werkstoffe, Isoliersysteme, Diagnostik

Der Fachbereich Q2 der ETG befasst sich mit den Betriebsmitteln im elektrischen Energieversorgungssystem unter den thematischen Schwerpunkten Werkstoffe, Isoliersysteme und Diagnostik. Die Arbeit des FB Q2 war im Jahr 2020 durch die Covid19-Eindämmungsmaßnahmen stark eingeschränkt und konzentrierte sich auf die Vorbereitung der Fachtagung Hochspannungstechnik 09.-11. November 2020. Diese zunächst als Präsenz in Berlin geplante Veranstaltung musste wenige Wochen vor dem geplanten Termin in ein Online-Format umgewandelt werden. Die Durchführung als Online-Veranstaltung konnte der Programmausschuss überraschend positiv beurteilen. Ein ausführlicher Beitrag zur Fachtagung Hochspannungstechnik befindet sich in der vorliegenden Ausgabe des ETG Journals.

In der Branche nehmen die Mitglieder des Fachbereichs eine weitere Stärkung der Themen Hochspannungs-Gleichspannungsübertragung und lange Energiekabelstrecken wahr, was sich auch in der thematischen Verteilung der eingereichten Beiträge für die Fachtagungen zeigt.

Für das Jahr 2021 plant der Fachbereich Q2 die neue Fachtagung „High Voltage Goes Green“, welche verstärkt auf Fragestellungen der Hochspannungstechnik für eine de-karbonisierte Energietechnik eingehen wird. Diese Fachtagung beabsichtigt, bereits vorhandene nachhaltige Lösungen in der Branche zu stärken und den technischen Fortschritt sichtbar zu machen. Dabei sollen die Themen Materialien, Betriebsmittel und Diagnostik aus der Perspektive CO2-neutraler Lösungen adressiert werden.

Der Fachbereich Q2 hat 20 Mitglieder aus den Bereichen Herstellung, Netzbetrieb und Wissenschaft und wird von Prof. Dr.-Ing. Michael Kurrat von der Technischen Universität Braunschweig (Vorsitzender) und Prof. Dr.-Ing. Maik Koch von der Hochschule Magdeburg-Stendal (stellv. Vorsitzender) geleitet.

Maik Koch, stellv. Vorsitzender ETG FB Q2

Das Themenfeld Diagnostik erfreut sich seit Jahren zunehmenden Interesses, da die vorhandenen Betriebsmittel bei zunehmender Belastung möglichst lange und mit hoher Zuverlässigkeit genutzt werden sollen. In der Entwicklung und Herstellung kommen neue Werkstoffe oder Werkstoffkombinationen zum Einsatz, die zu Betriebsmitteln mit besseren Systemeigenschaften bei geringeren Kosten führen. Ein besonderes Augenmerk liegt auf der Spannungsfestigkeit, wobei weniger die Betriebsspannung an sich, sondern vielmehr die elektrische Feldstärke vor allem an Grenzflächen interessiert. Entsprechende Messverfahren werden in zahlreichen Beiträgen in den Veranstaltungen des Fachbereichs behandelt.

In den letzten Jahren standen mehrere Themen im Fokus wiederkehrender Veranstaltungen mit Teilnehmerzahlen zwischen 100 und 230:

• Diagnostik elektrischer Betriebsmittel
• Grenzflächen in elektrischen Isoliersystemen
• Isoliersysteme bei Gleich- und Mischfeldbeanspruchung

Beginnend mit 2016 werden diese Veranstaltungen in einer einzigen, großen, dreitägigen Fachkonferenz "VDE Hochspannungstechnik" www.vde-hochspannungstechnik.de zusammengeführt. Noch bis zum 14.3.2016 können Fachbeiträge angemeldet werden - siehe Veranstaltungsankündigung in diesem Heft.

Daneben werden zu aktuellen Themen kleinere Veranstaltungen organisiert. Nach wenigen, dafür längeren Fachvorträgen ist ausreichend Zeit für Diskussion, auch in den Pausen, so dass diese Veranstaltungen "Workshops" genannt werden. Der jüngste fand Ende November im Frankfurt zu dem hochaktuellen Thema "Kabeldiagnostik" statt (siehe Beitrag in diesem Heft).

Der Fachbereich legt Wert darauf, dass die Vortragenden bei allen Veranstaltungen möglichst einen schriftlichen Beitrag erstellen, der als ETG-Fachbericht veröffentlicht wird und so der Stand der Wissenschaft dauerhaft dokumentiert. Berichte über die Veranstaltungen erscheinen auf der Homepage www.vde.com/werkstoffe sowie in der etz und in der ETG-Mitgliederinformation.

Eine weitere Form der Wissensvermittlung wird im Fachbereich seit vielen Jahren praktiziert: die Weiterbildung in Seminaren. Einem Aufruf des ETG-Vorstands folgend bieten die Mitglieder des Fachbereichs seit 2005 mehrere Seminare zu aktuellen Themen an wie z.B.

• Diagnoseverfahren für Leistungstransformatoren
• Überspannungsableiter
• Praktische Teilentladungsmessungen

All diese Aktivitäten sind nur möglich durch engagierte Mitarbeiter im Fachbereich. Hier achten die Mitglieder selbst darauf, dass neue Experten Anschluss an die Facharbeit finden. Die Kontakte ergeben sich zum Beispiel durch die Fachtagungen. Dabei strebt der Fachbereich ein ausgewogenes Verhältnis der Mitglieder aus den Bereichen Hochschulen, herstellende Unternehmen (Transformatoren, Kabel, Isolatoren, Ableiter, elektrische Antriebe sowie dielektrische, magnetische und andere Werkstoffe) und Netzbetreibern / Prüfinstitute an. Interessenten sind herzlich eingeladen, in die Facharbeit "hineinzuschnuppern".

Die Integration erneuerbarer Energien in das bestehende Stromnetz ist eine gewaltige Herausforderung nicht nur finanzieller Art. Die Versorgungssicherheit und –qualität muss auch unter den geänderten Rahmenbedingungen garantiert werden. Als weitere Herausforderung ist das Alter der Betriebsmittel im Stromnetz zu nennen. Die Einschätzung des aktuellen Zustands des Betriebsmittels als auch eine Beurteilung der möglichen Restnutzungsdauer ist für einen zuverlässigen Netzbetrieb von entscheidender Bedeutung. Daher werden immer mehr Informationen über die Betriebsmittel des elektrischen Energieversorgungsnetzes erfasst und ausgewertet. Diagnostik umfasst hier die Gesamtheit der Prozesse von der Gewinnung von Informationen durch Messungen im Rahmen von Prüfungen und kontinuierlichem Monitoring über ihre Interpretation bis zu einer Entscheidung über erforderliche Maßnahmen. Dazu gehört auch die Prüftechnik, die jeweils auf das zu diagnostizierende Betriebsmittel und dessen Alterungszustand abgestimmt werden muss.

In den elektrischen Isolierungen der Betriebsmittel sind konstruktions- und funktionsbedingt zahlreiche Grenzflächen zu finden. Dazu zählen neben den sichtbaren äußeren Grenzflächen bei Freiluftisolierungen auch die Grenzflächen im Inneren von Isolierungen. Dabei wird zwischen makroskopischen Grenzflächen z.B. zwischen Aufschiebemuffe und Kabelisolierung und mikroskopischen Grenzflächen z.B. zwischen Füllstoffpartikeln und dem Einbettungswerkstoff unterschieden. Die genaue Betrachtung dieser Grenzflächen ist für Auslegung von großer Bedeutung, denn Grenzflächen sind häufig die Schwachstellen der elektrischen Isolierungen. Die Vorgänge an Grenzflächen und die daraus resultierenden Wirkungen, insbesondere unter dem Einfluss von Gleich- und Mischfeldbeanspruchungen, sind immer noch Gegenstand intensiver Forschung.

Der Fachbereich befasst sich daher mit allen Betriebsmitteln im elektrischen Stromversorgungssystem

• Kabel und Kabelgarnituren,
• Freileitungsisolatoren,
• Transformatoren,
• rotierende Maschinen,
• Stromrichter,
• Messwandler,
• Durchführungen,
• Schaltgeräte und Schaltanlagen
• Ableiter.

mit den thematischen Schwerpunkten Werkstoffe, Isoliersysteme und Diagnostik:

• Elektrische Isoliersysteme
• Magnetische Werkstoffe
• Leiterwerkstoffe, Supraleiter
• Werkstoffe für Varistoren, Photovoltaik, Brennstoffzellen, Leistungselektronik
• Mess- und Prüfverfahren, Diagnose

Neue Erkenntnisse und Fragestellungen werden in Veranstaltungen zusammen mit Fachleuten aus der Wissenschaft, von Herstellern und Netzbetreibern diskutiert. An erster Stelle ist hier die Fachtagung Hochspannungstechnik www.vde-hochspannungstechnik.de zu nennen, die im November 2016 erstmals in Berlin stattfand. Sie setzt mit einem erweiterten Themengebiet die Tradition der bekannten ETG-Tagungen Diagnostik elektrischer Betriebsmittel, Grenzflächen in elektrischen Isoliersystemen und Isoliersysteme bei Gleich- und Mischfeldbeanspruchung in einer einzigen, dreitägigen Veranstaltung fort.

Daneben werden Detailthemen in Workshops behandelt. Zur Kabeldiagnostik zum Beispiel wurde Ende 2015 ein Workshop durchgeführt, in dem die  verschiedenen Technologien von Kabelsystemen sowie Prüf- und Diagnosemethoden von Energiekabelsystemen theoretisch und praxisnah dargestellt wurden. Im Februar 2017 fand ein Workshop zu zu Armaturen und Isolatoren für Hochspannungsfreileitungen statt, um in Zeiten des voranschreitenden Netzausbau auch diesen lange etwas vernachlässigten Themenbereich in den Fokus zu rücken.

Seit vielen Jahren finden auch Fortbildungsseminare statt, die von den Mitgliedern des Fachbereichs in Zusammenarbeit mit bekannten Seminaranbietern wie z.B. VDE Seminare gehalten werden:

• Trocknung von Transformatoren
• Diagnoseverfahren für Leistungstransformatoren
• Überspannungsableiter
• Praktische Teilentladungsmessungen

Prof. Dr.-Ing. S. Tenbohlen
Universität Stuttgart, Leiter des ETG-FB Q2

FB = ETG-Fachbericht Nr.

Grenzflächen in elektrischen Isoliersystemen (FB 99)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 8. bis 9. März 2005 in Hanau, ISBN 3-8007-2876-6

Diagnostik elektrischer Betriebssysteme (FB 97)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 9. bis 10. März 2004 in Köln, ISBN 3-8007-2817-6

Silikonelastomere - Werkstoffe für Kabelgarnituren, Isolatoren, Überspannungsableiter (FB 93)
Vorträge des ETG-Workshops am 20. März 2003 in Berlin

Diagnostik elektrischer Betriebssysteme (FB 87)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 26. bis 27. Februar 2002 in Berlin, ISBN 3-8007-2671-8

Einfluß von Grenzflächen auf die Lebensdauer elektrischer Isolierungen (FB 76)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 21. bis 22. September 1999 in Bad Nauheim

Silikonelastomere (FB 68)
Vorträge der ETG-Fachtagung am 15. Oktober 1997 in Dresden

Teilentladungserfassung an elektrischen Isoliersystemen (FB 56)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 31. Mai bis 1. Juni 1995 in Esslingen

Isoliersysteme der elektrischen Energietechnik - Lebensdauer, Diagnostik und Entwicklungstendenzen (FB 40)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 26. bis 27. Mai 1992 in Würzburg

Magnetische Werkstoffe, Varistoren und Supraleiter: Anwendungen und Entwicklungstendenzen (FB 29)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 27. bis 28. September 1989 in Baden-Baden

Dauerverhalten von Hochspannungsisolierungen (FB 16)
einschließlich "international day" mit CIGRE
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 9. bis 11. September 1985 in Berlin

Neue Entwicklungen auf dem Gebiet der Werkstoffe für die elektrische Energietechnik (FB 8)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 26. bis 27. März 1981 in Baden-Baden

Dauerverhalten von Isolierstoffen und Isoliersystemen (FB 2)
Vorträge der ETG-Fachtagung vom 19. bis 20. Oktober 1977 in Baden-Baden
Proceedings of the European Power Electronics & Application Conference (EPE)

Bei Interesse wenden Sie sich an die genannten Autoren, Verlage oder eine Buchhandlung.