Summe der Punkte. Ergebnisse werden nur dann gewertet, wenn der Lösungsweg erkennbar und richtig ist!

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1 Seite 1 vom Studenten auszufüllen Name: Matrikelnummer: Unterschrift: Aufgabe Summe der Punkte Punkte Maximal 1 Note: Datum: Prüfer: Einsicht am: Diederich Zur Klausur mitbringen: * Studentenausweis * Einen DIN A4 Doppelbogen (zum Einlegen der Lösungsblätter, Lösungsblätter vorher mit Namen usw. beschriften!) * Lineal und Zirkel * Praktikumsberichte * Taschenrechner * Vorlesungsmitschrift * Übungsaufgaben * Wörterbuch, Englisch - Deutsch Ergebnisse werden nur dann gewertet, wenn der Lösungsweg erkennbar und richtig ist! Auswahlklausur 100 Punkte Note 1,0 50 Punkte Note 4,0 Täuschung Note 5,0 1. Koaxiale Anordnung, SF 6 -Anlage Punkte 2. Numerische Feldberechnung Punkte 3. Stab-Stab-Anordnung, Pegelfunkenstrecke Punkte 4. Hochspannungskabel Punkte 5. Gesteuerte Durchführung mit leitfähigen Belägen Punkte

2 Seite 2 1. Koaxiale Anordnung, SF 6 -Anlage Punkte Die Sammelschiene einer einphasig gekapselten SF 6 -Anlage mit U m = 420 kv soll berechnet werden. 1.1 Der äußere Durchmesser des Innenleiters beträgt D i = 150 mm Der innere Durchmesser des Außenrohres beträgt D a = 480 mm Berechnen Sie die Feldstärke am Innenleiter E(r i ) = 16,335 kv/mm und am Aussenleiter E(r a ) = 5,105kV/mm bei Blitzstossspannung! 1.2 Überprüfen Sie und machen eine Aussage, ob die Anlage bei negativer Blitzstossspannung hält! Ezul = 19,192 kv/mm Anlage hält die Spannung In der Anlage hat das SF 6 den Minimum functional filling pressure. 1.3 Auf welchen Wert darf der Gasdruck abfallen, sodass die Prüfspannung 1 min (Effektivwert) noch gehalten wird? p = 193,8 kpa 1.4 Berechnen Sie den optimalen Aussenradius r aopt! r aopt = 203,871 mm Ist es wirtschaftlich sinnvoll, genau diesen Durchmesser zu benutzen? 1.5 Wie wird die GIS von 420 kv auf 550 kv ertüchtigt? Ertüchtigung durch Erhöhung des Druckes von 350 auf 390 kpa 1.6 Welche Leistung kann über 3 Bus-Rohre übertragen werden? 4,583 GVA

3 Seite 3 Hier sind Zusatzpunkte zu erreichen! 1.7 Identifizieren Sie möglichst viele Komponenten Nr. 1 bis 8 der GIS! 1.8 Welche Vorteile hat ein Doppelsammelschienensystem?

4 Seite 4 2. Numerische Feldberechnung Punkte U-förmiger Leiter in quadratischem Rohr Alle Abmessungen x und y in Millimeter. Potentiale ϕ(x,y) in kv Der Innenleiter hat ϕ = 10 kv Abstand der Potential-Linien beträgt 500 V. 2.1 Markieren Sie in Bild 2.1 die Potentiallinie ϕ(x,y) = 7 kv! Benutzen Sie einen Farbstift! 2.2 Zeichnen Sie die Feldlinie ein, welche durch den Punkt (x,y) = (75 mm, 20 mm) geht! 2.3 Ermitteln Sie grafisch aus dem Bild 2.2 die Feldstärke E(y = 16 mm) = 1650 V/mm und E(y = 86 mm) = 1400 V/mm! Tragen Sie ihre Konstruktion ein! 2.4 Markieren Sie den Bereich mit dem kleinsten Feldstärke in Bild 2.1? Woran erkennt man, dass die Feldstärke E klein ist? 2.5 An welchen Stelle sind die Feldstärken am größten? Was sollte man an diesen Stellen machen?

5 Seite 5 x / mm y / mm Ermitteln Sie aus der Tabelle die Feldstärke am Punkt (x,y) = (75 mm, 20 mm)! Bestimmen Sie für den Punkt (x,y) =(75mm, 20mm) : E x =? kv/mm Feldstärke in x-richtung E y =? kv/mm Feldstärke in y-richtung E B =? kv/mm Betrag der Feldstärke 2.7 Berechnen Sie den ungefähren Wert der Feldstärke E(x=51mm, y= mm)! 2.8 Wie groß ist die Durchschlagsfeldstärke E d in Luft für den hier vorliegenden homogenen Feldbereich? 2.9 Wie groß ist die Durchschlagsspannung U d im homogenen Bereich?

6 Seite 6 3. Stab-Stab-Anordnung, Pegelfunkenstrecke Punkte Eine Pegelfunkenstrecke besteht aus 2 gegenüberstehenden Stäben in Luft mit halbkugelförmigem Abschluß der Stäbe Schlagweite s k = 0,7 m Stabradius r k = 0,5 cm 3.1 Berechnen Sie die Amplitude der Anfangsspannung U aamp = 81,27 kv! 3.2 Welche Phänomene treten oberhalb von U aamp auf? Auf welcher Halbwelle (pos oder neg) treten die Effekte zuerst auf? 3.3 Berechnen Sie die Amplitude der Durchschlagsspannung U damp! 367 kv 3.4 Berechnen Sie den Effektivwert der Durchschlagsspannung U drms! 3.5 Es soll 1 Langstabisolator vom Typ LG... benutzt werden. Der Isolator soll unter Regen bei U = U drms nicht durchschlagen. Wählen Sie einen passenden Typ aus! 3.6 Welche Blitzspannung U LI hält der gewählte Isolator aus? 3.7 Welche Spannung U m kann dann gewählt werden? Benutzen Sie die Tabelle nach EN ! 3.8 Muß die Pegelfunkenstrecke unbedingt angebracht werden?

7 Seite 7 4. Aufgabe Hochspannungskabel Punkte PE Kabel N2XS2Y U 0 = 12 kv ; U n = 20 kv ; U m = 24 kv Querschnitt A = 240 mm 2, Kupfer siehe auch 2 Seiten Tabellen 4.1 Erklären Sie die Bezeichnung NA2XS2Y 4.2 Ermittlen Sie Mindestwert des Leiterdurchmessers D L! 4.3 Ermitteln Sie Wanddicke der Leitschicht δ LS 4.4 Berechnen Sie den für die Feldstärke relevanten Radius r 1! 4.5 Berechnen Sie den für die Feldstärke relevanten Radius r 2! 4.6 Drei Kabel werden mit U m = 24 kv betrieben. Welche Spannung liegt zwischen Innenleiter und Erde an? Berechnen Sie die Feldstärke am Innenleiter! E(r 1 ) 4.7 Ein Kabel hat Erdschluß. Berechnen Sie die Feldstärke am Innenleiter E(r 1 ) für die gesunden Phasen! Die Feldstärke bei U 0 = 12 kv sei die Bezugsfeldstärke. E B = E(r 1 ) und t B = 30a! Lebensdauerexponent N = Zeichnen Sie die Lebensdauerkennlinie E(t) in das Diagramm ein! 4.9 Bei welcher Spannung û LE ist eine Lebensdauer von 10 Jahren zu erwarten? 4.10 Es sind 3 einadrige Kabel flach nebeneinader in Erde verlegt. Ermitteln Sie Strombelastbarkeit und berechnen Sie die übertragbare Drehstromscheinleistung!

8 Seite 8 5. Gesteuerte Durchführung mit leitfähigen Belägen Punkte l 1 = 60 cm ; l 2 = 40 cm ; l 3 = 20 cm r i = r 0 = 5 cm ; r 1 = 10 cm ; r 2 = 15 cm ; r 3 = r a = 20 cm 1 = 2 = 3 = 3, 5 Spannung am Innenleiter Spannung am Außenleiter U(r i )=100kV U(r a ) = 0V 5.1 Berechnen Sie die Kapazitäten C 1 ; C 2 und C 3! Gleichung für C 1 : C 1 = l 1 ln r 1 r0 usw. 5.2 Berechnen Sie die Spannungen U 1 ; U 2 und U 3! 5.3 Berechnen Sie die Feldstärke in der Schicht 2, E 2 (r 1 ) ; E 2 (r 2 ) ; E 2 (r = 12, 5cm) 5.4 Zeichnen Sie den Verlauf E 2 (r) für r = 10 cm cm! E 2zul = 20 kv 5.5 Die zulässige Feldstärke im Medium 2 beträgt cm! Wie hoch darf die Spannung û max sein, damit dieser Grenzwert nicht überschritten wird?