MAINLINE - Multivariate Zustandsüberwachung von Leiterseilen in Hochspannungsnetzen

Für den zuverlässigen Betrieb von Hochspannungsnetzen ergibt sich für Netzbetreiber die Notwendigkeit, umweltbedingte Einflussgrößen auf das Übertragungsnetz in geeigneter Form zu überwachen. Dazu zählen beispielsweise Eisbesatz auf Leitungen und die Verschmutzung von Isolatoren. Eisablagerungen an den Hochspannungsarmaturen führen zu einer Erhöhung der Gewichtslast auf das Leiternetz, die im schlimmsten Fall zu einem Zusammenbruch ganzer Mastabschnitte führen kann. Verschmutzungen an Isolatoren senken die Isolierfestigkeit und reduzieren damit die Betriebssicherheit der Energieübertragung. Ein weiterer relevanter Effekt tritt durch Wasserfilme auf den Leitungen auf, die eine Zunahme von Korona-Entladungen bewirken. Die dadurch verursachte erhöhte Emission von ultraviolettem Licht sowie die erhöhte Schallemission werden zunehmend als Umweltbelastung für Mensch und Umwelt angesehen.

Alle drei Auswirkungen zeigen starke Abhängigkeiten vom Oberflächenzustand einer Leitung oder der zu überwachenden Komponente. Für eine kontinuierliche und breitflächige Überwachung dieser Größen am Leiterseil existiert aktuell kein geeignetes Messverfahren. Auch ist der quantitative Zusammenhang zwischen den Charakteristika einer Oberflächenanhaftung (Menge, Art, elektrische Eigenschaften etc.) und dem Grad der Auswirkung auf den Betriebszustand noch nicht eingehend untersucht.

Das Projekt MAINLINE verfolgt daher zwei wesentliche Ziele, um eine bessere Überwachung von Freileitungen zu ermöglichen. Es wird ein autarkes Sensorverfahren zur Überwachung und zur Zustandsbewertung von Oberflächen von Freileitungskomponenten entwickelt. Mit dem neuen Messsystem soll dann eine qualitative Auswertung der Zusammenhänge zwischen Oberflächenanhaftungen und deren Auswirkungen ermöglichen werden. Auf Basis von Feldmessdaten sollen diese Zusammenhänge statistisch untersucht werden.

Grundlagenforschung muss somit im Bereich von Auswerteverfahren zur messtechnischen Erfassung von Oberflächenanhaftungen, der Applikation von Sensorsystemen in Hochspannungsumgebungen sowie der Entwicklung eines neuen Energy-Harvesting Konzepts durchgeführt werden. Die Methoden werden mittels Demonstratoren in Hochspannungsexperimenten validiert. Die Ergebnisse der Forschungsaktivitäten sind neue messtechnische Methoden zur Zustandserfassung von Umwelteinflüssen auf Hochspannungselementen und Methoden zur wissenschaftlichen Untersuchung von Oberflächeneffekten.