Forschungsgebiete

Das Institut befasst sich in seinen Forschungsarbeiten schwerpunktmäßig mit Themen, die zur Sicherstellung einer zuverlässigen, kosteneffizienten und nachhaltigen Energie­versorgung beitragen. Dabei werden hochspannungstechnische Aufgaben auf dem Gebiet der Isolationsfestigkeit und Diagnostik genauso bearbeitet wie Themen, die den Umbau der elektrischen Energieversorgung durch den verstärkten Einsatz erneuerbarer Energien betreffen. Ein besonderer Schwerpunkt der Forschungstätigkeit ist die Elektro­magnetische Verträglichkeit (EMV) bei energietechnischen und elektronischen Systemen.

 

Hochspannungstechnik

Am Institut werden moderne Messmethoden zur Erfassung hoher Stossspannungen und schnellveränderlicher elektromagnetischer Felder untersucht und weiterent­wickelt. Zu einem Schwerpunkt hat sich in den letzten Jahren die Teilentladungs-(TE)-Messtechnik entwickelt. Wir beschäftigen uns hier vor allem mit fortschrittlichen Verfahren der Störgrößenunterdrückung und Mustererkennung, der akustischen TE-Messtechnik und der UHF-Methode zur Erfassung und Ortung von TE.

Der Betrieb der Übertragungsnetze über Bemessungsgrenzen und projektierte Lebensdauer der Betriebsmittel hinaus bedingt eine genauere Überwachung des Betriebszustandes, um die Versorgungssicherheit weiter zu gewährleisten (Life Cycle Management). So werden zum einen die für die einzelnen Betriebsmittel notwendi­gen Diagnoseverfahren (z. B. Teilentladungsmessung, Frequency Response Analysis, Feuchtigkeitsbestimmung, Gas-in-Öl Analyse, Vibrationsmessung, Online Monitoring) entwickelt und verbessert, um etwa die Überlastbarkeit und Restnutzungsdauer vorhersagen zu können. Hier stellen die Messverfahren zur Anwendung in der Schaltanlage einen besonderen Schwerpunkt dar. Zum anderen werden anlagenübergreifende Instand­haltungsstrategien entwickelt (Asset Management).

Hinsichtlich des Designs hochspannungstechnischer Betriebsmittel werden neue Isolier­stoffe (z. B. natürliche und synthetische Ester) auf Ihre physikalischen, chemischen und elektrischen Eigenschaften hin geprüft. Durch den Einsatz moderner Softwarewerkzeuge, z. B. Finite Elemte Methode (FEM) und Compu­tational Fluid Dynamics (CFD), wird der Ölstrom und das thermische Verhalten von Leistungs­transformatoren untersucht. Das Forschungsgebiet gasförmige Isolations­systeme ist geprägt durch Themenstellungen wie die Untersuchung der dielektrischen Eigenschaften von SF und Mischgasen, des Einflusses der atmosphärischen Bedingungen auf die Spannungsfestigkeit und die Untersuchung der Ausbreitung und Dämpfung von Very Fast Transients in GIS.

 

Smart Power Grids / Intelligente Stromversorgungssysteme

In diesem Forschungsgebiet werden Methoden, Konzepte und Verfahren zur ganzheitlichen Analyse, Betriebsführung und Auslegung des zukünftigen dezen­tralen Stromversorgungssystems mit hohem Anteil erneuerbarer Energien (Smart Grids) entwickelt. Wesentliche Forschungsthemen sind dabei:
 
  • Regelungsverfahren und Betriebsführungsmethoden für dezentrale regenera­tive Erzeuger, stationäre Speicher, Elektrofahrzeuge und steuerbare Lasten
     
  • Konzepte für flexible, dezentrale Netzarchitekturen und Verfahren für deren optimierte Auslegung
     
  • Regelungsverfahren und Betriebsführungsmethoden (inkl. der Zustands­schätzung) für den Betrieb dezentraler Stromversorgungssysteme
     
  • Methoden zur Komplexitätsreduktion von Simulations-, Optimierungs- und Betriebsverfahren bei interdisziplinärer, sparten- und spannungsebenen­übergreifender Betrachtung

 

Elektromagnetische Verträglichkeit
Das Gebiet der Elektromagnetischen Verträglichkeit (EMV) ist am Institut seit vielen Jahren ein wichtiger Schwerpunkt. Zunächst standen Erzeugung und Messung elekt­ro­magnetischer Feldimpulse mit extrem hohen Amplituden und sehr kurzen An­stiegszeiten im Fokus, wie sie zur NEMP- oder LEMP-Nachbildung und für die Simulation von Trennerschaltungen in SF6-Anlagen nötig sind.
Die aktuell laufenden Forschungsarbeiten sind im Bereich der Automobil-EMV ange­siedelt. Mittels Korrelationsbetrachtungen zwischen den im Automobilbereich üblichen Komponentenmessverfahren und den EMV-Messungen an Gesamtfahrzeugen wird untersucht, wie durch Messungen an einzelnen Fahrzeugkomponenten (z. B. Steuergeräten) auf das spätere Verhalten dieser Kom­ponenten im Fahrzeug geschlossen werden kann. Eine weitere Arbeit befasst sich mit der EMV von Fahrzeugbordnetzen. Die zahlreichen elektrischen Aggregate und dabei insbesondere elektrische Antriebsstränge können neuartige impulsförmige Störgrößen aussenden, die von den bisherigen EMV-Prüfver­fahren nicht abgedeckt werden. Ziel dieser Arbeit ist es daher, die Stör­größen zu erfassen und zu klassifizieren und neue Messtechnik zu entwickeln, mit deren Hilfe diese sporadisch auftretenden Störgrößen im Fahrzeug sicher und ohne wesentliche Störbeeinflussung aufgezeichnet werden können.
Weitere Aktivitäten laufen seit Jahrzehnten auf dem Gebiet der potentialfreien Messung elektrischer und magnetischer Felder. In jüngster Zeit wur­den auch hier Neuentwicklungen gemacht, wobei der Einsatz neuartiger VCSEL-Laserdioden mit sehr geringem Stromverbrauch im Vordergrund stand.