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Hochspannungsleistungsschalter stellen das wesentliche, mechanische Schalt- und Sicherheitselement in den elektrischen Energieversorgungsnetzen dar. Sie ermöglichen ein zuverlässiges und sicheres Unterbrechen von Nenn- und Kurzschlussströmen. Eine Ausschalthandlung dieser Schalter gliedert sich in eine thermische und dielektrische Phase. Die dielektrische Phase wird u.a. durch die dielektrische Wiederverfestigung des Heißgases innerhalb der Isolierstoffdüsen bestimmt. Auf die dielektrische Wiederverfestigung wirken hierbei verschiedene Effekte ein. Eine wesentliche Rolle übernimmt hier das verwendete Lösch- und Isoliergas. Während derzeit fast ausschließlich Schwefelhexafluorid (SF6) eingesetzt wird, wächst das Bestreben, dieses Gas zukünftig durch alternative Gase mit einem geringeren umweltschädlichen Potential zu ersetzen. Die Interaktion dieser Gase mit der Isolierstoffdüse des Leistungsschalters, aus der auch einige Millisekunden nach dem Verlöschen des Lichtbogens noch Gas ausdampft, ist jedoch bislang nur wenig erforscht. Daher wird im Rahmen dieser Arbeit eine Modellanordnung konzipiert, die eine Untersuchung des beschriebenen Effekts unter der Variation der Strombelastung, d. h. der Betrachtung von abbrandbestimmten und axial beblasenen Lichtbögen, ermöglicht. Als weitere Parameter werden während der Untersuchungen der Elektrodenabstand und die Beblasungsgeschwindigkeit betrachtet. Zur Bestimmung der dielektrischen Wiederverfestigung wird die Durchschlagspannung der Anordnungen zum Stromnulldurchgang zeitlich verzögert bestimmt. Als ein wesentliches Resultat können verschiedene Phasen der Wiederverfestigung definiert werden. Innerhalb dieser Phasen erfolgt eine Translation des Durchschlagpfades aus dem Düsenzentrum zur inneren Düsenoberfläche. Es kann weiter gezeigt werden, unter welchen Rahmenbedingungen diese Translation auf die Temperatur der inneren Düsenoberfläche zurückzuführen ist. Abschließend erfolgt eine Modellierung der dielektrischen Wiederverfestigung der Gasstrecke innerhalb der Isolierstoffdüsen. Dazu werden die erforderlichen Eingangsparameter (Temperatur, Gasdichte, Gaskonzentration etc.) mit Hilfe von Computational Fluid Dynamics Simulationen bestimmt und finden Eingang in die Bestimmung der entsprechenden Charakteristik. Der abschließende Vergleich zwischen den experimentell gewonnenen und den berechneten charakteristischen Verläufen zeigt qualitativ eine sehr gute Übereinstimmung und bestätigt somit die zur Erklärung der physikalischen Vorgänge durchgeführten Überlegungen. Damit können wichtige Kriterien für das Design von Leistungsschaltern unter der Verwendung alternativer Lösch- und Isoliergase definiert werden.
Nowadays high voltage circuit breakers are the most important switching and safety elements in electrical networks. They ensure a safe interruption of rated currents and short circuit currents. Therefore they have to fulfil high requirements concerning their reliability and interruption capability. One can classify two different phases during an interruption process, a thermal and a dielectric phase. The dielectric recovery of hot gas between the electrodes mainly determines the dielectric phase. It is very important to consider different effects which may affect this process. Due to this the used insulating gas and quenching gas is of high importance. Up to now, sulphur hexafluoride (SF6) is widely used as quenching gas. However, SF6 has a high global warming potential. Thus high effort is spent on substituting this quenching gas with alternative gases. These gases should have a lower environmental impact. Unfortunately the interaction of these gases with the insulating nozzles is not well understood yet. Consequently this effect is investigated in this thesis. Therefore model arrangements were constructed allowing to vary the spark gap, the blow gas velocity and the distribution of the electrical field. During the experiments ablation controlled arc as well as axial blown arcs were investigated. To determine the dielectric recovery characteristic the breakdown voltages were measured for the different conditions at different delay times after current zero. It was found that the characteristic can be separated into different phases. In these phases a translation of the breakdown path from the center of the insulating nozzle to the inner surface of the nozzle can be recognized. Furthermore the test cases which show a dependency of this translation on the development of the temperature at the inner nozzle surface can be identified. Afterwards the dielectric recovery is modeled. Therefore the required input parameters (temperature, gas density, gas concentration, etc.) are determined using Computational Fluid Dynamics simulations. Finally the model results are compared to the measured ones. Here a qualitative agreement can be found which supports the physical understanding of the observed processes. Therefore relevant criteria for the design of new high voltage circuit breakers can be developed.