Test einer Leiterplatte

Labor für Hochspannungstechnik

Blick in das Hochspannungslabor

Labor: Gebäude 2

Einführungsvideo zum Hochspannungslabor, Institut für Energie- und Hochspannungstechnik Sprecher: Prof. Dr. Markus Zink, Institutsleiter

Lehre

Das Studium der Elektro- und Informationstechnik mit Schwerpunkt auf der Elektrischen Energietechnik ist durch hohen Praxisbezug gekennzeichnet.

Studierende können hohe Fachqualifikation durch aufeinander aufbauende und inhaltlich abgestimmte Module innerhalb eines Labors erwerben.

Aktuelle Lehrveranstaltungen:

  • Hochspannungstechnik mit Praktikum (FHWS, BET 5)
  • Isoliersysteme mit Praktikum (FHWS, BET 6)
  • Hochspannungsisolierwerkstoffe und -systeme (Univ. Würzburg, Masterstudiengang Funktionswerkstoffe)
  • Feldberechnung mit FEM (FHWS, Laborschein)

Nach dem Praxissemester wird in der Bachelorarbeit das eigenständige, wissenschaftlich fundierte Arbeiten erlernt. Weitergehende fachliche, wissenschaftliche und personale Kompetenzen vermittelt das Masterstudium. Engagierte und interessierte Absolventen können auch durch eine kooperative Promotion ihre wissenschaftliche Ausbildung fortsetzen. Nähere Informationen hierzu sind auch auf der Seite des Instituts für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) zu finden.

Impressionen aus dem Praktikum Hochspannungstechnik:

Studierende beimArbeiten in geschirmten Messzellen für Spannungen bis 200 kV
Studierende beim Arbeiten in geschirmten Messzellen für Spannungen bis 200 kV
Studierende bei der Messung von Teilentladungen mit mordernen Prüfsystemen
Studierende bei der Messung von Teilentladungen mit mordernen Prüfsystemen
Baukastensystem zur Erzeugung von Wechsel-, Gleich- und Stoßspannungen bis ca 200 kV
Baukastensystem zur Erzeugung von Wechsel-, Gleich- und Stoßspannungen bis ca 200 kV

Abschlussarbeiten

Das Hochspannungslabor arbeitet mit zahlreichen führenden Unternehmen der Hochspannungs- und Energietechnik und anderen industriellen Anwendern von Hochspannungstechnologie zusammen. Das Hochspannungslabor ist auch eng in die aktuelle Forschungstätigkeit des Instituts für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) eingebunden. Dadurch ergeben sich für die Studierenden viele Themen für Abschlussarbeiten, eine gute Vorbereitung auf die berufliche Praxis und interessante Möglichkeiten für den Berufseinstieg. Das Angebot reicht von Tätigkeiten als studentische Hilfskräfte, Praxisphasen im Bachelor- oder Diplomstudiengang über Bachelor- oder Diplomarbeiten bis hin zu Masterarbeiten und anschließende Tätigkeit als wissenschaftliche Mitarbeiter in kooperativen Promotionsvorhaben. Die Abschlussarbeiten finden i.d.R. im Rahmen der aktuellen Forschungsprojekte des IEHT statt.

Informationen zum Masterstudiengang Elektro- und Informationstechnik finden sich auf der Homepage des Studiengangs.

Interessenten an Abschlussarbeiten werden gebeten, den Laborleiter direkt anzusprechen. Es werden vorwiegend Absolventen aus der elektrischen Energietechnik, aber auch aus der Nachrichtentechnik und der Automatisierungstechnik/Ingenieurinformatik, Mechatronik sowie der Materialwissenschaften gesucht. Auch gilt es, die aktuellen Aushänge am Labor/Institut zu beachten.

Forschungs- und Entwicklungsschwerpunkte

Das Hochspannungslabor und seine Bedeutung

Das Forschungsfeld der Hochspannungstechnik und der Isoliersysteme ist von zentraler Bedeutung in der modernen Industriegesellschaft. Hohe Spannungen respektive hohe Feldstärken in den Isoliersystemen werden für die verlustarme Übertragung elektrischer Energie genauso benötigt wie für eine Vielzahl industrieller Anwendungen von der Medizin- über die Fertigungs- bis zur Automobiltechnik; denn nur so können die Isoliersysteme effizient gestaltet und die Produkte wirtschaftlich hergestellt werden.

Die Hochspannungstechnik umfasst die Beherrschung hoher elektrischer Feldstärken in allen Arten elektrischer Isolierungen. Das einfache formulierte Grundprinzip lautet:

Die elektrische Beanspruchung (d.h. die elektrische Feldstärke) muss unter allen Bedingungen immer kleiner sein als die elektrische Festigkeit der isolierenden Medien.

Die Aufgabe der Hochspannungstechnik ist folglich nicht die Erzeugung elektrischer Entladungen, auch wenn diese für Besucher unseres Labors immer besonders imposant sind, sondern deren Verhinderung, um den sicheren Betrieb von Geräten und Anlagen zu gewährleisten.

 

Das Hochspannungslabor für Besucher

 

Demonstration von Hochspannungsentladungen im Hochspannungslabor, Institut für Energie- und Hochspannungstechnik Sprecher: Prof. Dr. Markus Zink, Institutsleiter

 

Gerne stellen wir unser Labor auch für Besichtigung z.B. durch Schulklassen zur Verfügung. Anfragen hierzu sind direkt an den Laborleiter zu richten.

 

Entladung mit Stoßspannung im Rahmen einer Hochspannungsdemonstration für Besucher.
Entladung mit Stoßspannung im Rahmen einer Hochspannungsdemonstration für Besucher.

Das Hochspannungslabor in der Forschung

 

 

Einführungsvideo des Institut für Energie- und Hochspannungstechnik, IEHT Sprecher: Prof. Dr. Markus Zink, Institutsleiter

 

Die technischen Ausstattungen des Hochspannungslabors sind für den deutschen Fachhochschulbereich einzigartig und werden auch für öffentlich oder privat finanzierte Forschungs- und Entwicklungsvorhaben genutzt. Damit tragen das Institut für Energie- und Hochspannungstechnik (IEHT) und das Hochspannungslabor wesentlich zum Profil der Fakultät Elektrotechnik und der FHWS bei.

Besondere Kompetenzen liegen auf den Gebieten der dielektrischen Werkstoffe (Öl, Board, Papier, RIP, SIR), dem Design von Isoliersystemen (HVDC, HVAC, BIL), der Zustandsdiagnose (PDC, KFT, Raumladungsmessung mit Kerr-Effekt und PEA-Methode), der Schadensanalyse für Betriebsmittel der elektrischen Energieversorgung (Transformatoren, Durchführungen) und der industriellen Applikationen von Hochspannungstechnologie.

Partner sind technologisch führende Unternehmen, Hochschulen, die Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG, das Bundesministerium für Bildung und Forschung BMBF, die Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungseinrichtungen AiF oder die Fraunhofer Gesellschaft.

Durch Mitarbeit in wissenschaftlichen Gremien (z.B. CIGRÉ-Working-Groups, ETG-Fachbereich Querschnittstechnologien Q2: Werkstoffe - Isoliersysteme - Diagnostik, Würzburger Forschungsverbund Funktionswerkstoffe WFF) sowie durch zahlreiche Kooperationen ergibt sich eine enge Vernetzung mit Wissenschaft und Wirtschaft. Eine Übersicht über aktuelle Publikationen findet sich auf der Homepage des IEHT.

Aktuelle Forschungsgebiete des IEHT und des Hochspannungslabors sind:

Isolierwerkstoffe und -systeme für die Hochspannungs-Gleichstromübertragung (HGÜ)

... weil in Zukunft weltweit die Drehstrom-Netze an ihre Leistungsgrenzen stoßen und mit Hochspannungs-Gleichstromübertragung HGÜ vernetzt werden müssen ...

Forschungsfelder:

  • Messung von Raumladungen mit dem elektrooptischen Kerr-Effekt
  • Messung von Raumladungen mit der Pulsed Electro Acoustik Methode (PEA)
  • Bestimmung von Leitfähigkeiten durch präszise Messungen in Schutzring-Elektroden-Anordnung
Elektrooptische Feldstärkemessung mit dem Kerr-Effekt
Elektrooptische Feldstärkemessung mit dem Kerr-Effekt
Elektrodenanordnung zur elektrooptischen Feldstärkemessung mittels Kerr-Effekt
Elektrodenanordnung zur elektrooptischen Feldstärkemessung mittels Kerr-Effekt

Diagnose und Zustandsbewertung

... weil die Netze der Industrienationen vor Jahrzehnten ausgebaut wurden, so dass ein sicherer Betrieb von Anlagen und Geräten eine zuverlässige Diagnostik des Alterungszustandes erfordert ...

Forschungsfelder:

  • Messung und Analyse von Teilentladungen, z.B. für HGÜ-Anwendungen
Gleitentladung auf einer Isolierplatte mit Wechselspannung
Gleitentladung auf einer Isolierplatte mit Wechselspannung

Monitoring

...weil gealterte und strategisch wichtige Anlagen der Energieversorgung eine ständige Überwachung erfordern, um gefährliche Blackouts zu verhindern...

Industrielle Applikation

...weil viele technische Anwendungen auf den Einsatz hoher Spannungen und Feldstärken angewiesen sind...

 

Das Hochspannungslabor als Dienstleister

Das Hochspannungslabor ist auch Kooperationspartner für die regionale und überregionale Industrie und stellt seine Kompetenz im Bereich der angewandten Forschung und seine technische Ausstattung auch für Dienstleistungsaufgaben zur Verfügung. Anfragen hierzu sind direkt an den Laborleiter zu richten. [ZM1]verlinken

Ausstattung

Das Hochspannungslabor integriert auch das Labor für Dielektrische Diagnostik und Simulation und zählt zu den größten und bestausgestatteten in Bayern. Somit besitzt es eine besondere Stellung im deutschen Fachhochschulbereich. Zentrale Einrichtungen sind die geschirmte Hochspannungshalle (ca. 16 m x 10 m x 10 m, Grundstörpegel < 1 pC) mit LKW-Zufahrt und Kran (4 t) und mit Prüfanlagen für

  • Wechselspannung (AC 500 kV, 125 kVA),
  • Gleichspannung (+DC 800 kV) und
  • Stoßspannung (BIL/SIL 1.000 kV)

sowie mehrere Versuchszellen mit transportablen, auch außer Haus einsetzbaren Hochspannungsbaukastensystemen bis ca. 200 kV (AC, DC und Stoßspannung). Für die Erzeugung von niedrigeren Spannungen stehen mehrere Gleichspannungsquellen bis 100 kV und ein Wechselspannungsprüfsystem bis 12 kV (alle elektronisch regelbar) zur Verfügung.

Modernste diagnostische Möglichkeiten umfassen Messsysteme für Kapazität und Verlustfaktor, Teilentladungsanalysesysteme, Transientenrecorder, Impulsstrommesssysteme, Restlichtverstärker, Durchschlagsprüfeinrichtungen, Polarisations- und Depolarisationsstrom-Analysatoren (PDC-Analyse), Frequenzbereichsspektroskopie (FDS-Analyse) sowie Systeme für die Feuchtigkeitsbestimmung in festen und flüssigen Medien mit der Karl-Fischer-Methode.

Hervorzuheben sind auch die neuen Versuchsstände zur Ermittlung von Raumladungen in flüssigen und festen Dielektrika mittels des elektro-optischen Kerr-Effekts und der Pulsed Electro-Acoustik (PEA) Methode.

Besondere Möglichkeiten für die Werkstofftechnologie (z.B. Ölaufbereitung, Trocknung, Alterung, Konditionierung) bestehen in Form von Ölaufbereitungsanlagen, Vakuum-Wärmeschränken, Klimaschränken und Vakuumtechnik. Mit Hilfe moderner Simulationswerkzeuge (z.B. Finite-Elemente- und Netzwerkanalyse-Programme) können u.a. elektrische Belastungen und Feldstärken berechnet werden.

Wechselspannungsprüfanlage für 500 kV
Wechselspannungsprüfanlage für 500 kV
Messung von Raumladungen an einer PTFE-Probe mittels der Pulsed-Electro-Acoustik-Methode (PEA)
Messung von Raumladungen an einer PTFE-Probe mittels der Pulsed-Electro-Acoustik-Methode (PEA)
Prüfanlage bis zu 800 kV Gleichspannung
Prüfanlage bis zu 800 kV Gleichspannung
Einblick in die Hochspannungshalle (Greundfläche ca. 18 m x 12 m)
Einblick in die Hochspannungshalle (Greundfläche ca. 18 m x 12 m)

Kontakt

 

Laborleitung

Prof. Dr.-Ing. Markus H. Zink

 

Postanschrift

Hochschule Würzburg-Schweinfurt

Fakultät Elektrotechnik

Labor für Hochspannungstechnik

Ignaz-Schön-Str. 11

97421 Schweinfurt

 

Anfahrt zum Hochspannungslabor

Die Zufahrt zum Hochspannungslabor ist nur über die Paul-Gerhardt-Str. möglich. Vor der Einmündung in die Ignaz-Schön-Straße befindet sich die PKW- und LKW-Zufahrt zur Wendeschleife vor dem großen Hallentor.

Team

Die Arbeiten im Hochspannungslabor werden von qualifizierten Mitarbeitern, postgradualen Masterstudenten und Bacheloranden unter der Anleitung der Professoren durchgeführt. Innerhalb der Fakultät Elektrotechnik und im Rahmen von Forschungsverbünden bestehen vielfältige Möglichkeiten, fachliche und technologische Kooperationen aufzubauen.

Name E-Mail Details
Thomas Göpfert
Kontaktinformationen

Thomas Göpfert

Hochschule für angewandte Wissenschaften
Würzburg-Schweinfurt
FE
Raum 1.E.20
Ignaz-Schön-Straße 11
97421 Schweinfurt

Telefon +49 9721 940-8430
E-Mail thomas.goepfert[at]fhws.de

E-Mail anzeigen
Florian Swobodnik
Kontaktinformationen

Florian Swobodnik

Hochschule für angewandte Wissenschaften
Würzburg-Schweinfurt
FE
Raum 2.E.05
Ignaz-Schön-Straße 11
97421 Schweinfurt

Telefon +49 9721 940-8839
E-Mail florian.swobodnik[at]fhws.de

E-Mail anzeigen
Prof. Dr. Markus Zink
Kontaktinformationen

Prof. Dr. Markus Zink

Hochschule für angewandte Wissenschaften
Würzburg-Schweinfurt
IEHT, FE
Raum 2.2.05
Ignaz-Schön-Straße 11
97421 Schweinfurt

Telefon +49 9721 940-8498
E-Mail markus.zink[at]fhws.de

E-Mail anzeigen

Vormaliger Leiter des IEHT und des Hochspannungslabors:

Name E-Mail Details

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