Lehrstuhl Energieverteilung und Hochspannungstechik

Kernstück einer wirtschaftlichen Energieversorgung ist neben einer kostengünstigen, umwelt- und ressourcenschonenden Energiewandlung und Energieanwendung vor allem auch eine verlustarme und sichere Energieübertragung vom Erzeuger zum Verbraucher.  Darin liegt der Forschungsschwerpunkt des Lehrstuhls, der inhaltlich die gesamte Breite "vom Kraftwerk bis zur Steckdose" abdeckt.  Tätigkeitsfelder sind dabei:

- Hochspannungstechnik und Isolierstoffe

- Hochspannungsmeß- und Prüftechnik

- Hochspannungsgeräte und Schaltanlagen

- Planung von Energieübertragungs- und –verteilnetzen

- Schutz von Energieübertragungs- und –verteilnetzen

- elektromagnetische Verträglichkeit von großen Systemen und Anlagen

Diese Themen werden nicht nur in deutschsprachigen Diplom-, Bachelor- und Masterstudiengängen vertreten, sondern fließen auch in internationale Studien-gänge, wie den zum WS 2005 gestarteten MSc „Electrical Power Engineering“ ein.

Die Forschung im Bereich der Energieverteilung und Hochspannungstechnik konzentriert sich in den letzten Jahren auf die Schwerpunkte

•  „Optische Sensorik“, in dem neue Verfahren zur optischen Messung von hohen Spannungen bzw. hohen Strömen auf hohem Potential in der elek-trischen Energietechnik erforscht, entwickelt und im Feldversuch an ent-sprechenden Versuchsmustern erprobt werden. Der Feldversuch ist in je einem 110 kV Umspannwerk der ENEA, Polen bzw. envia-M, Deutschland vorbe-reitet. Hierzu wurden im Vorfeld intensive Forschungsarbeiten zur elektrischen Feldstärkeverteilung, zur Materialauswahl, zur Klebetechnik und zum Temperaturverhalten der opto-elektronischen Komponenten durchgeführt.
•  „Elektromagnetische Verträglichkeit“, in dem ein Verfahren zur EMV-Störfes-tigkeit von Schienenfahrzeugen und großen Straßenfahrzeugen erforscht und in einer ersten Pilotanlage realisiert wurde, mit der bereits zwei Lokomotiven erfolgreich getestet wurden. Die Verwendung repetierender 2/5 ns-Prüfim-pulse mit Spitzenwerten bis etwa 10kV/m ermöglicht die simultane Prüfung eines breiten Frequenzbereiches und führt so zu einer deutlichen Einsparung von Prüfzeit im Vergleich zur konventionellen Prüfpraxis mit monofrequenten CW-Signalen. Überdies wird so eine bessere Nachbildung impulsförmiger Störfelder (Blitz, Schaltvorgänge, Umrichter, Stromabnehmer-Lichtbogen, etc.) erreicht.
• „Kraftwerkseigenbedarfsnetze“, in dem zahlreiche Analysen und Konzept-studien zur zukünftigen Ausgestaltung dieses Bereiches bei Kraftwerksneu-bauten durchgeführt werden. Verstärker Fokus in den letzten Jahren wurde auf die Untersuchung der Einsparpotentiale im Kraftwerkseigenbedarf bei Verwendung strombegrenzender Elemente gelegt. Im Rahmen einer von Vattenfall Europe Generation AG und Co. KG initiierten und geförderten Arbeit, bei der ebenfalls die Siemens AG eingebunden ist, wurde der Einfluss von strombegrenzenden Halbleiterschaltern in Eigenbedarf genauso untersucht, wie die Verwendbarkeit von supraleitenden Dickschicht- bzw. Dünnschicht-Begrenzern.  Ein weiters Thema im Kraftwerkseigenbedarf war eine messtechnische Analyse zur EMV in Neubaukraftwerken der Vattenfall Generation und daraus abgeleitet die Erstellung einer entsprechenden Richtlinie. 
• „Netzintegration dezentraler Stromeinspeisungen“, in dem an Konzepten für die Einbindung vor allem der stark anwachsenden Einspeisung aus Wind-energie in Ostdeutschland gearbeitet wird. Aufbauend auf zwei Studien für das Wirtschaftsministerium Brandenburg zu den Potentialen erneuerbarer Energien bzw. zum Netzsicherheitsmanagement in den Verteilnetzen der eon-edis AG bzw. envia-M Netz GmbH werden Konzepte erarbeitet, die einen Beitrag zur Netzintegration erneuerbarer Energien in die ostdeutschen Stromnetze leisten sollen.

Eine Auswahl weiterer kleinerer Projektthemen, die mit zahlreichen Industrie- und Forschungskooperationspartnern durchgeführt wurden lässt sich wie folgt zusam-menfassen:

• Untersuchungen zur Erdschlusserfassung in Mittelspannungsnetzen
• Messtechnische Versuchsreihen zum Blitzschutz am Cargolifter-Luftschiff zusammen mit Lightning Technologies in Pittsfield, USA u.a.
• Messtechnische Versuchsreihen zum Blitzschutz an Rotorblättern von Windkraftanlagen zusammen mit Lightning Technologies, Pittfield, USA
• Kippschwingungsuntersuchungen an Hochspannungswandlern
• Oberschwingungsanalysen in Kraftwerken
• Messtechnische Analyse von transienten Überspannungen in Tagebau-Netzen
• Reinigung von spannungsführenden Teilen mit Trockeneis (zusammen mit IPK-Berlin)
• Forcierte Alterung von Mittelspannungsanlagen im Extrem-Klima
• Grenztemperaturprüfungen am Hochspannungsleistungsschaltern

Insgesamt hat der Lehrstuhl intensivste Kontakte zu einer Vielzahl von Partnern aus Industrie und Energieversorgungsunternehmen und bearbeitet ein jährliches Drittmittelvolumen von etwa 500 – 600 T€ / Jahr im Durchschnitt der letzten 3-5 Jahre.

Der Lehrstuhl ist mit exzellenten labortechnischen Möglichkeiten ausgerüstet. Die vollgeschirmte Hochspannungshalle (Abb. 1) ermöglicht die Durchführung von Forschungs-arbeiten und Entwicklungsprüfungen an Hochspannungsgeräten bis zur Betriebs-mittel-Nennspannung von 550 kV. Hohe Gleichspannung (1600 kV) ist genauso verfügbar, wie Impulsspannung (1800 kV BIL, 1400 kV SIL) oder Wechselspannung (1000 kV einphasig, 600 kV dreiphasig). Ferner gehört eine Klimakammer mit LxBxH = 7x5x8 m und einem Temperaturbereich -50…+80 Grad zur Ausstattung. Ein kom-plettes Optik-  EMV Labor rundet die Möglichkeiten im Bereich der opto-elektro-nischen Entwicklung ab.

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