Elektrische Isolationssysteme

In der Elektro- und Energietechnik wird die Leistungsfähigkeit eines Bauteils maßgeblich durch die Eigenschaften der elektrischen Isolierung bestimmt. Polymere Werkstoffe sind für ihre guten elektrischen Isolationseigenschaften bekannt. Während der Bereich der Kabelisolierungen von den thermoplastischen Polymeren wie PP, PVC oder vernetzetem PE beherrscht wird, werden bei der Isolation von Generatoren und Transformatoren im Hochspannungsbereich Epoxidharz basierte Isolationssysteme eingesetzt. Am Lehrstuhl für Polymere Werkstoffe wird bereits seit einigen Jahren intensiv an der Entwicklung neuer innovativer Isolationssysteme für Hochleistungsgeneratoren geforscht.

Nach aktuellem Stand der Technik werden Generatorstäbe mit Glimmerbändern umwickelt und anschließend im VPI-Verfahren (vacuum pressure impregnation) mit Epoxidharz imprägniert. Die Qualität einer Isolierung kann mittels Teilentladungsmessungen bestimmt werden. Wissenschaftliche Untersuchungen haben gezeigt, dass die Teilentladungsresistenz von Isolationssystemen durch das gezielte Einbringen von Nanopartikeln deutlich gesteigert werden kann. Aktuelle Forschungsarbeiten am Lehrstuhl beschäftigen sich mit der Substitution des Glimmers durch Schichtsilikate und sphärische Nanopartikel. Homogen dispergierte Schichtsilikatplättchen weisen aufgrund ihres hohen Aspektverhältnisses hervorragende Barriereeigenschaften auf. Eine große Herausforderung bei der Entwicklung neuer Isolationssysteme auf Basis von nanopartikulär gefüllten Epoxidharzen stellt dabei die homogene Dispergierung der Nanopartikel, sowie deren Einfluss auf die Viskosität und die Verarbeitungsbedingungen der Epoxidharze dar.

Eine Verbesserung des elektrischen Isolationssystems würde dünnere Isolationsschichten bzw. höhere elektrische Ströme zulassen. Die damit verbundene Steigerung des elektrischen Wirkungsgrads bietet erhebliches Potential zur CO2-Einsparung und trägt somit auch positiv zum Klimaschutz bei.


Ansprechpartner: M.Sc. Gökhan Bakis
Telefon: +49(0)921 55 74 82
Telefax: +49(0)921 55 74 73
Email: goekhan.bakis@uni-bayreuth.de

links: Schematische Darstellung der Barrierewirkung exfolierter Schichtsilikate rechts: TEM-Aufnahme eines Schichtsilikat-Epoxidharz-Nanocomposits