In nahezu allen Bereichen des täglichen Lebens ist man in der technisierten Welt
darauf angewiesen, dass ausreichend elektrische Energie bereitgestellt wird. Freileitungen
sind dabei die Lebensadern der Versorgung.
Der vorliegende Band beschäftigt sich mit dem mechanisch-thermischen Verhalten
von Stahl-Aluminium Freileitungsseilen. Der Einfluss von Temperatur und Seilkraft
auf das Dehnungsverhalten ist neben der absoluten Seiltemperatur eine der wichtigsten
Kenngrößen, da diese den Durchgang von Freileitungsseilen bestimmen.
Beide limitieren letztlich die Belastbarkeit der Leitung. Im Rahmen dieser Arbeit
wurde ein Rechenmodell entwickelt, das die Dehnung unter thermischer und mechanischer
Beanspruchung von Seilen aus unterschiedlichen verseilten Drähten
und Werkstoffen wiedergibt. Berücksichtigt werden der Seilaufbau sowie die sich
aus der Alterungslängung von Aluminium, der thermischen und mechanischen
Formveränderung der Drähte ergebenden Einflüsse auf das Seil. Dieses Rechenmodell
wurde mit einem eigens dafür entwickelten Versuchsstand bestätigt. Mit
diesem können Freileitungsseile unter kombinierter mechanischer und thermischer
Beanspruchung untersucht werden.
Mit dieser Arbeit konnte nachgewiesen werden, dass Freileitungsseile aus Stahl
und Aluminium nur eingeschränkt als Homogenkörper behandelt werden können,
wie dies in der Vergangenheit angenommen wurde. Der Kniepunkt beschreibt den
Übergang vom ACSR Verhalten, in dem alle Drähte lasttragend sind, auf das ACSS
Verhalten, in dem nur mehr die Stahldrähte die Last tragen. Dieser liegt je nach
Stahlanteil und Ausgangszugspannung nur knapp oberhalb der höchsten Dauerbetriebstemperatur.
Infolge der Alterung sinkt der Kniepunkt in Bereiche, die auch
während des normalen Betriebes erreicht werden können. Für alte Freileitungen
ist der alterungsbedingte Längungsprozess schon weitgehend abgeschlossen, und
die Durchgänge nehmen nur mehr geringfügig zu. Bedeutsamer ist allerdings die
Kenntnis, wieviel von der einkalkulierten Sicherheitsreserve schon aufgebraucht
ist und mit welcher elektro-thermischen Beanspruchung die Freileitungen noch
belastet werden dürfen. Die sichere Anwendung von Thermal Rating Systemen
kann erst damit für den Betreiber und die Leitung gewährleistet werden.
Aktualisiert: 2018-10-12
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Am Beispiel des Österreichischen Verbandes für Elektrotechnik wird nach den inneren und äußeren Funktionszusammenhängen eines technisch-wissenschaftlichen Vereins gefragt. Einen wichtigen Aspekt stellen dabei die Vereinsmitglieder als organisierte Experten und deren berufliche und politische Hintergründe dar. Ein anderer damit verbundener Aspekt ist die Frage nach der Ausrichtung und Organisation der im Verein zu bewältigenden Facharbeit. Ermittelt wird darüber hinaus
die gesellschaftliche Verortung des Vereins im nationalen Innovationssystem sowie im internationalen Zusammenhang.
Aktualisiert: 2018-10-12
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Das Isoliersystem von Leistungstransformatoren wird bereits seit Anfang des 20.Jahrhunderts mit mineralischem Isolieröl imprägnierten Papierisolierungen erfolgreich ausgeführt, seit den 1960er Jahren als geschichtete Öl-Board-Isolierung.
Besondere Aufmerksamkeit erfordert bei HGÜ-Stromrichter-Transformatoren die Grenzfläche zwischen Isolieröl und Board wegen des entsprechenden Feldverlaufs und der entstehenden Grenzflächenpolarisation. Bei einer Beanspruchung mit Gleichspannung bestimmen die Leitfähigkeiten der Isoliermaterialien die Feldverteilung, wobei es sich hierbei um ein stationäres Strömungsfeld handelt. Anforderungen an den Bau von HGÜ-Stromrichter-Transformatoren ergeben sich aus der Tatsache, dass sich die Leitfähigkeit während des Betriebs durch kontinuierliche Alterung und Verfeuchtung deutlich verändern kann.
Im vorliegenden Band finden sich praktische Messungen von Teilentladungsvorgängen sowie die experimentelle Untersuchung des Leitfähigkeitsverhaltens von Öl-Board-Isoliersystemen bei Gleichspannungsbeanspruchung. Daraus folgt eine Empfehlung für die zweckmäßige Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit sowie zur Teilentladungsmessung bei hoher Gleichspannungsbeanspruchung.
Aktualisiert: 2018-10-12
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In dieser Habilitation werden eingangs die historische Entwicklung sowie der aktuelle Stand der Technik und die Zukunftstendenzen von Isoliersystemen elektrischer Maschinen aufgezeigt. Neben Generatoren und Transformatoren wird auch auf die Technologieentwicklung bei Freileitungen, Kabeln und alternativen Übertragungssystemen eingegangen.
Die Instandhaltung von elektrischen Erzeugungsanlagen und Übertragungs- sowie Verteilsystemen stellt einen wichtigen Teil für den sicheren und zuverlässigen Betrieb dar und trägt zur Werterhaltung des Unternehmens bei. Die Ziele der Instandhaltung sowie die organisatorischen Grundlagen werden dargestellt und unterschiedlichen Strategien gegenübergestellt. Die technische Diagnostik stellt ein wichtiges Instrument zur Zustandsbewertung elektrischer Geräte dar, in der vorliegenden Arbeit werden elektrische, dielektrisch sowie auch nichtelektrische Methoden beschrieben. Zur Bewertung des Zustands sind die Kenntnis der Belastungsarten und die daraus erwachsenen Alterungsmechanismen ein wichtiger Teil. Der Begriff Alterung und die verschiedenen Lebensdauergesetze werden beschrieben sowie Fehlerarten und Ausfallshäufigkeiten erarbeitet. Weiters werden die Lebensdauer eines Betriebsmittels definiert und Möglichkeiten zur Bestimmung der Restlebensdauer aufgezeigt. Es folgen schließlich unterschiedliche Möglichkeiten zur Bewertung des Zustands, wobei der Begriff „Umfassende Zustandsbewertung“ geprägt wird. Darunter soll die Bewertung unter Kenntnis von Betriebsmitteldaten, Analyseergebnissen aus der technischen Diagnostik und der visuellen Inspektion unter Berücksichtigung statistischer Lebensdauermodelle verstanden werden.
Der Autor geht auch auf Managementmethoden für Hochspannungsbetriebsmittel, untergliedert in Qualitäts- und das Risikomanagement, ein. Die Qualitätshandhabung und deren Techniken sowie dazugehörige Managementwerkzeuge werden anhand von Praxisbeispielen dargestellt. Auf Basis dieser Daten werden eine Risikoanalyse durchgeführt und das Betriebsrisiko bestimmt sowie mögliche Maßnahmen zur Bewältigung oder Minimierung des Risikos vorgeschlagen.
In dieser Arbeit wird aufgezeigt, dass das Gebiet der Hochspannungstechnik gerade in der momentane Situation von steigendem Energiebedarf und immenser Verteuerung der Rohstoffe von ungemeiner Bedeutung ist. Durch den Einsatz neuer Materialien und Technologien ist ein zu beachtendes Potenzial an Effektivitätssteigerung möglich, wobei gleichzeitig die Zuverlässigkeit verbessert werden kann. Mit Hilfe neuer Messmethoden und Messtechnik wird eine Zustandsbewertung immer zuverlässiger, und permanente Messungen (Online-Monitoring) werden durch den Einsatz konventioneller PC-Systeme möglich. Durch Verknüpfung der Messdaten mit historischen Betriebsmitteldaten und Ausfallsstatistiken werden somit bessere Lebensdauerprognosen möglich. Diagnosemethoden resultieren jedoch nur selten in einer absoluten Aussage, weswegen die Evaluierung der Messresultate auch einer Expertenmeinung bzw. der Erfahrung des Betriebspersonals bedarf.
In den Praxisbeispielen wird aufgezeigt, dass eine Zustandsbewertung aufgrund von Betriebsmittel- und Messdaten möglich ist und daraus eine Risikoevaluierung abgeleitet werden kann. Allerdings kann davon keine sichere Aussage über die Restlebensdauer abgeleitet werden. Sehrwohl ist es aber möglich, Schwachstellen im Netz aufzufinden und entsprechende Maßnahmen einzuleiten.
Aktualisiert: 2018-10-12
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Ein wichtiger Kennwert für Isoliermedien ist die Spannungsfestigkeit. Das weit verbreitete Prüfverfahren zur Bestimmung der Durchschlagspannung von Isolierflüssigkeiten bei Netzfrequenz (IEC 60156, ASTM D-1816, JIS 2101/78, ...) erlaubt durch die Ermittlung von Durchschlagspannungswerten und der Bildung eines arithmetischen Mittelwertes bereits eine Qualitätsbewertung der Isolierflüssigkeit. Bei ölgefüllten Betriebmitteln kann durch Prüfung einer entnommenen Ölprobe die erste Zustandsbewertung der Anlage erfolgen. Dabei hat das Streuungsverhalten des Mittelwertes (Variationskoeffizient) einen wesentlichen Einfluss auf die Aussagekraft des Prüfergebnisses.
Kritikpunkte der genormten Prüfverfahren sind neben dem hohen Variationskoeffizienten, der über 30 % ansteigen kann, die mäßige Reproduzierbarkeit der Durchschlagspannungswerte, die bedeutsam für die Zustandsbeurteilung von z. B. Betriebsmitteln ist, die fehlende Vollautomatisierung des Ablaufes, um mögliche individuelle Fehler zu vermeiden, und die relativ große Ölmenge, die im Vergleich zu anderen Ölprüfmethoden benötigt wird.
In dieser Arbeit werden diese kritischen Punkte untersucht, neue Möglichkeiten ermittelt und Lösungen vorgeschlagen, die zu einem neuen Verfahren zur Prüfung von Isolierflüssigkeiten führen, welche die erwähnten Kritikpunkte minimieren könnten. Dadurch wird das Prüfverfahren aussagekräftiger, und individuelle Fehler können vermieden werden.
Aktualisiert: 2022-08-23
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Transformatoren kleinerer Leistung, wie sie zum Beispiel in der Industrie für die Versorgung der Produktionsanlagen verwendet werden, wurden in der Vergangenheit oft vernachlässigt. Mögliche Gründe dafür sind die lange Lebensdauer und die relativ geringen Anschaffungskosten im Vergleich zu anderen Teilen der Produktionsanlagen. Trotzdem kann ein unvorhergesehener Ausfall schwerwiegende Folgen haben. Wegen des stetig steigenden Kostendrucks auf Produktionsunternehmen und dem Streben nach hoher Anlagenverfügbarkeit ist die Suche nach optimalen Möglichkeiten der Zustandserfassung evident.
Der Ansatz in dieser Arbeit ist, Öltransformatoren mit der Ölanalyse zu diagnostizieren, indem periodisch Ölproben gezogen und ausgewertet werden. Mit dem Instrument der Korrelationsanalyse werden die Abhängigkeiten der möglichen zu untersuchenden Parameter errechnet. Die Kenntnis dieser Abhängigkeiten erleichtert die optimierte Auswahl der Parameter und unterstützt bei der Abschätzung der Richtigkeit des Ergebnisses der Ölanalyse. Ist der Zustand diagnostiziert, müssen entsprechend dem Ergebnis unter Umständen Instandhaltungsmaßnahmen durchgeführt werden. Daher werden in dieser Arbeit auch mögliche Behandlungsmaßnahmen wie die Transformatortrocknung und die Ölregeneration auf ihre Effektivität und Nachhaltigkeit untersucht.
Der dritte Teil dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung der Aussagekraft der Ölanalyse. Der Schwerpunkt liegt bei der Gas-in-Öl-Analyse und der Furanuntersuchung. Von der Gas-in-Öl-Analyse wird oft abgeleitet, ob ein Transformator repariert werden muss. Die Furanuntersuchung macht Aussagen, wie weit ein Transformator vom Ende seiner definierten Lebensdauer entfernt ist. Da sich daraus vielfach schwerwiegende Entscheidungen ableiten, wurde anhand eines konkreten Transformators die Übereinstimmung der Analyseergebnisse mit dem tatsächlichen Sachverhalt verglichen. Dieser Sachverhalt wurde mit Hilfe der optischen Inspektion beziehungsweise der DP-Wert-Bestimmung von Zelluloseproben zum Nachweis der Restfestigkeit festgestellt.
Aktualisiert: 2022-03-04
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Für die Auslegung von elektrischen Antriebssystemen in Elektro- und Hybridstraßenfahrzeugen gelten besondere Kriterien. Bedingt durch die sehr engen Einbauverhältnisse im Fahrzeug und die geforderten Antriebsleistungen bzw. -momente, ergeben sich hoch ausgenutzte Traktionsmaschinen.
Da der Energieinhalt der heute zur Verfügung stehenden kostenintensiven Energiespeicher äußerst begrenzt ist, spielen Anforderungen wie Wirkungsgrad im gesamten Kennlinienfeld und geringe Verlustleistungen eine entscheidende Rolle.
Derzeit sind bei elektrischen Antriebssystemen für Elektro- und Hybridstraßenfahrzege verschiedene Systeme und elektrische Maschinentypen im Einsatz.Ziel dieser Arbeit ist es, die Vor- und Nachteile dieser Systemeund Maschinentypen aus der technische-wissenschaftlichen Sicht zu betrachten und die jeweiligen Systeme möglichst objektiv und gesamtheitlich zu vergleichen.
Dabei werden von einer vorausgesetzten, aus der Praxis entnommenen Spezifikation verschiedene Maschinentypen samt ihren unterschiedlichen Bauarten elektromagnetisch, thermisch und mechanisch berechnet und in eine serientaugliche Konstruktion umgesetzt. Bei dem Vergleich werden nicht nur die technischen Aspekte, sondern auch die wirtschaftlichen Gesichtspunkte, zum Beispiel die Kosten, bewertet.
Ein weiterer Teil der Arbeit widmet sich der Simulation von drei unterschiedlichen Maschinentypen in einem rein elektrisch angetriebenen Elektrofahrzeug und in einem fiktiven Hybridfahrzeug. Dabei kommt bei dem Hybridfahrzeug der Entwicklung des Energiemanagements, das ist das Zusammenspiel von Verbrennungskraftmaschine, elektrischer Antriebseinheit, Batteriesystem und Anforderungen an das Fahrzeug, eine besondere Bedeutung zu. Der Vergleich zwischen Messung und Simulation beim Elektrofahrzeug rundet diese Arbeit ab.
Aktualisiert: 2022-03-03
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Die Übertragung großer Energiemengen über weite Entfernungen erfordert den Einsatz neuer Technologien, wobei die bereits eingeschlagenen Wege in Asien zur Erhöhung der Betriebsspannungen in den AC-Netzen bis 1200 kV und in den DC-Verbindungen bis 800 kV führen. Diese werden allgemein als UHV(Ultra High Voltage)-Spannungsebenen bezeichnet werden.
Im vorliegenden Band werden erstmals Fragen zur Hochspannungstechnik in den UHV-Technologien umfassend betrachtet, die sich in Zusammenhang mit den hohen Betriebs- und Überspannungen und den daraus resultierenden Anforderungen an die Isoliersysteme, die Hochspannungsprüftechnik und die Besonderheiten für Anlagen und Geräte ergeben. Die Isolationskoordination als Basis der Anforderungen wird für AC- und DC-Systeme beschrieben und verglichen. Dabei werden die Unzulänglichkeiten bei den verwendeten Korrekturfaktoren und der Vorgehensweise für extreme Aufstellungshöhen aufgezeigt.
Bezüglich der betrieblichen Beanspruchungen kommen für den UHV-Bereich einige Besonderheiten in der Hochspannungstechnik verstärkt zum Tragen. Für die Beanspruchung der inneren Isolation der Geräte wird insbesondere die Steilheit der Blitzstoßspannung hinterfragt, die gegenüber dem Normstoß verringert werden könnte. Die äußere Isolation und damit die Schlagweiten in Luft werden von der Schaltstoßspannung geprägt. Die Parameter für die Schlagweitenberechnung, wie Formfaktor und Standardabweichung, werden auf Basis der gängigen Verfahren und eigener experimenteller Untersuchungen näher betrachtet.
Aktualisiert: 2018-10-12
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Der Bereich Elektrotechnik ist neben den fachlichen Aspekten von einer Vielzahl rechtlicher Rahmenbedingungen bestimmt. Vor allem die europäische Gesetzgebung beeinflusst das nationale elektrotechnische Recht in starkem Maße und führt zu einer schwer überschaubaren Anzahl von gesetzlichen Anforderungen an elektrische Anlagen und Betriebsmittel.
Die Autoren Ministerialrat Dipl.-Ing. Dr.Gerhard Ludwar und Eur.-Phys. Dipl.-Ing. Alfred Mörx haben die bedeutendsten Gesetze, Verordnungen und EU-Richtlinien in der Dokumentation „Elektrotechnikrecht“ übersichtlich zusammengefasst und erläutern anhand praxisorientierer Kommentare umfassend dieses rechtliche Umfeld.
Aktualisiert: 2022-03-03
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