Verifizieren vereinfachter Prüf- und Messverfahren nicht genormter Spannungsformen in der Elektroenergietechnik mittels eines Prüfspannungssystems

Abstract

Die Ziele dieses Vorhabens sind die Bereitstellung

eines substanziellen Beitrags zur Verbesserung der Norm DIN EN 60034-18-42 durch ein vereinfachtes Prüfverfahren und eines sachgerechten Messverfahrens, um zukünftigen Anforderungen der DIN EN 61869 Normenreihe an Spannungswandler gerecht zu werden.

Die Untersuchungen sind motiviert durch die literaturgestützte Hypothese, dass das Alterungsverhalten von Typ-II-Isoliersystemen elektrischer Betriebsmittel gemäß DIN EN 60034-18-42 bei SiC-MOSFET-Umrichterbetrieb unterschiedlich zur Alterung bei Sinusspannung ist. Die vergleichenden Lebensdaueruntersuchungen eines Referenzfalles bei 50-Hz-Sinusspannung und zweier Vergleichsuntersuchungen bei Rechteck-Pulsspannungen mit SiC-typischen Spannungsgradienten zeigte keine substantiellen Unterschiede. Unter Berücksichtigung der Frequenz (und eventueller Korrektur) sowie der Spitze-Spitze-Spannung ist die vereinfachte Qualifizierung mit Sinusspannung auf Basis der Projektergebnisse und für den untersuchten Parameterraum zulässig. Hierbei ist der Einsatz spulenförmiger Prüflinge angeraten. Die Ergebnisse sind als Konferenzbeitrag und als Whitepaper für die Normungsgremien DKE/K 311 bzw. IEC MT 10 verfügbar. Für die Messung des frequenzabhängigen Übertragungsverhaltens von Spannungswandlern wurde ein Referenzmessaufbau realisiert mit dem eine realitätsnahe Messung mit Bemessungsspannung der Spannungswandler möglich ist. Durch die Messung an repräsentativ ausgewählten Spannungswandlern konnte gezeigt werden, dass der Einfluss der Höhe der Messspannung bei zweifrequenten Spannungen frequenzunabhängig ist. Dadurch wird ein vereinfachtes Messverfahren mit Niederspannung möglich, bei dem als Stützpunkt zur Korrektur das vom Hersteller ermittelte Übertragungsverhalten bei Bemessungsfrequenz genutzt wird. Die Ergebnisse wurden im Normungsgremium DKE/K471 vorgestellt und diskutiert und sollen in die fortlaufende Überarbeitung der DIN EN 61869 Normenreihe einfließen.