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Sicheres Hochstrom-Monitoring

Detektor zur permanenten Überprüfung des elektrischen Leitwerts.

In elektrisch leitenden Systemen, die große Ströme im Kiloampere-Bereich tragen – beispielsweise Hochstromzuführungen, Anschlüsse und Übergänge, aber auch supraleitende Magnetspulen – hat die Überwachung der elektrischen Leitfähigkeit eine große Bedeutung. Fällt der elektrische Leitwert zu stark  ab, können nicht nur sicherheitstechnische Probleme auftreten. Der elektrische Leiter wird, bedingt durch die starke Erwärmung des Materials, zerstört. So können hohe Investitionssummen verloren gehen und ein hoher Reparaturaufwand entstehen. Gerade in hochkomplexen Systemen wie Versorgungsnetzwerken gilt es daher, Fehlströme, Störungen und Leistungsabfälle (sog. "Quench" bei supraleitenden Systemen) im laufenden Betrieb so  empfindlich wie nötig und so schnell wie möglich zu detektieren.

Wissenschaftler des Instituts für Prozessdatenverarbeitung und Elektronik (IPE) haben ein Differential-Detektorsystem entwickelt, das ein umfangreiches Monitoring im Millivolt-Bereich unkompliziert ermöglicht. Es lässt sich beim Rampen, dem An- und Herunterfahren desHochstromsystems, zuverlässig  einsetzen. Ein Problem beim Einsatz von gebräuchlichen Spannungsmessgeräten liegt in der beim Hochstrom-Rampen störenden  Selbstinduktionsspannung. Mit gewöhnlichen Systemen kann diese nicht vom Spannungsabfall aufgrund einer Leitwertverringerung unterschieden werden.

Der neue Detektor nutzt ein Spannungsdifferenz-Messprinzip mit einer zusätzlichen gegenseitigen Balancierung der zu überwachenden Leiterabschnitte. Aufgrund der hierdurch optimierten Neutralisierung der Selbstinduktionsspannung können schon geringe Leitwertabsenkungen im Ansatz erkannt werden. Das System lässt sich zusätzlich kaskadieren, indem verschiedene Einzelabschnitte wiederum zur Gruppe zusammengefasst werden und zu einem weiteren  Abschnitt ins Verhältnis gesetzt werden.

Die bisher im Forschungsbereich eingesetzten "stand-alone"-fähigen Detektoren verfügen über eine Potentialtrennung im zweistelligen KV-Bereich, interne Redundanz und Eigendiagnose und sind als Fail-safe-Komponente ausgelegt. Verschiedene Schnittstellen ermöglichen die Steuerung von untergeordneten Komponenten und eine Anbindung an übergeordnete Systeme wie die Leitwarte. Ergänzt wird das System, das bereits erfolgreich in der Praxis eingesetzt wird, durch eine weit entwickelte und ausgereifte Monitoring-Software.

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Ihr Ansprechpartner für dieses Angebot

Dr.-Ing. Philipp Scherer, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Innovationsmanager Mobilität, Innovations- und Relationsmanagement (IRM)
Telefon: +49 721 608-28460

E-Mail: philipp.scherer@kit.edu

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