Durchschlagspannung Spitze-Platte in Luft

snaggyy · Anmeldungsdatum: 30.04.2019 Beiträge: 1

Meine Frage:
Hallo Forum,

Ich habe folgende Problemstellung, mit der ich mich gerne auseinandersetzen würde.
Ich habe folgenden realen Aufbau zur Teilentladungsmessung und zur Bestimmung der Durchschlagspannung:
Gasgefäß gefüllt mit Stickstoff (N2) bei einem Druck zwischen 1bar und 5bar (absolut).
Die Elektroden bestehen aus einer Spitze(Kegel) und einer gerundeten Platte.
Die Elektroden können variabel in ihrem Abstand zwischen 5mm zund 30mm vertikal verstellt werden.
Ziel für mich soll es sein bei anliegender Wechselspannung ( In Stufen einstellbar bis ungefähr 160kV ) einen Durchschlag zu provozieren, sowie Durchschlagspannung, sowie TE-Einsetz und Aussetzspannung zu bestimmen.
Ich bin mit der Theorie durchaus vertraut.
Um das kurz zu verdeutlichen gebe ich noch kurz ein paar Randinformationen zum Ziel der Arbeit. Ziel ist es für alternative Isoliergase das Teilentladungsverhalten in gasisolierten Leitungen zu bestimmen. Meine Voruntersuchungen beschäftigen sich mit dem allgemeinen Verhalten der Gase bei Wechselspannung. Später sollen Partikel in eine reale Anordnung in Form von Spitzen oder ähnlichem eingebracht werden um anhand von TE-Pattern Abschätzungen zur Position des Partikels innerhalb der GIL abschätzen zu können und auf die Art der Fehlerquelle zu schließen. Alternative zu untersuchende Isoliergase sind beispielsweise Fluorketon und Fluornitril. Eben die üblichen Forschungsgase von GE, Siemens ( wohl nicht mehr, da Clean Air) und ABB.
Alle Gase werden auch auf dielektrische Festigkeit untersucht und mit dem bereits etablierten SF6 verglichen.
Ich möchte für meine Untersuchungen gerne eine realistische Abschätzung der Durchschlagspannung BERECHNEN, (Zumindest für N2) um zumindest bei meinen Messungen für das Hochfahren der Spannung eine Abschätzung zu bekommen. Ich weiß, dass es sich um eine reale Anordnung handelt und daher auch weitere Effekte wie Luftfeuchtigkeit oder Temperatur eine Rolle spiele. Ebenso Oberflächenbeschaffenheit und Material können eine Rolle spielen und die Durchschlagspannung verändern. Das soll jetzt hier erst mal nicht relevant sein.

Meine Ideen:
Um die Durchschlagspannung zu berechnen, würde ich gerne nach allgemeiner Literatur vorgehen und die Methode mittels Schwaiger Ausnutzungsfaktor verwenden. ( Ich weiß, das ist nicht sehr genau, soll aber auch nur eine Abschätzung liefern )
Folgende Formel soll Gültigkeit haben ( Quelle : Skript Hochspannungstechnik TU Darmstadt )

Die Faktoren p und q sind zu berechnen um in einer Tabelle für Spitze-Platte Anordnung für variablen Druck den Schwaiger-Ausnutzungsfaktor abzulesen.
Weiterhin lässt sich einfach

bestimmen ( tatsächlich auftretende höchste Feldstärke ).
Die Feldstärke einer homogenen Anordnung gleicher Schlagweite berechnet sich natürlich über E = U/s. Sollte selbstverständlich sein.

Meine Frage ist nun: Was sind die Variablen in der Literaturgegebenen Formel r und R.
Als Angabe steht hier lediglich r ? Radius der stärker gekrümmten Elektrode
R... Radius der schwächer gekrümmten Elektrode.

Mein Ansatz : Der Radius der stärker gekrümmten Elektrode ist der meiner Platte, also r = unendlich.
Das liefert mir ein q von 1.
Was ist denn der Radius meiner Spitze ? Ist das der Radius des Grundkreises meiner Spitze ? Stehe etwas auf dem Schlauch, bzw. verstehe nicht so ganz, was damit gemeint ist. ( Kommt davon, wenn ich für alles eine Skizze brauche ? )

Würde mich sehr über eine Antwort freuen.
MFG
Alex