Weiterentwicklung eines innovativen Kondensator-Hochleistungsprüfstandes

Thu., 02. May 2024 Die Zielstellung des seit dem 01.05.2024 laufenden Projektvorhabens HLPS-T ist die Weiterentwicklung eines kondensatorbasierenden Hochleistungsprüfsystems in den Technologiereifegrad 7 (Demonstrator im Einsatz). Aktuell befindet sich das Prüfsystem auf dem Stand eines Labormuster.

Mit der Entwicklung eines kondensatorbasierenden Hochleistungsprüfsystem können aktuelle Herausforderungen, hervorgerufen durch geringe Prüfkapazitäten und hohe Entwicklungskosten (Prüfschichtkosten) in konventionellen Hochleistungsprüfanlagen innerhalb der Entwicklungsforschung im Bereich der energetischen Gleichstromanwendungen für elektrische Betriebsmittel und Anlagen (regenerative Energien, Akkumulatoren, Zwischenspeicher, Gleichstromindustrieanlagen, Sicherungen, Elektromobilität) gelöst werden.
Energetische Prüfungen an elektrischen Betriebsmitteln und Anlagen sind zum heutigen Zeitpunkt nur in Prüfinstitutionen (IPH, KEMA, CESI) nach sehr großem zeitlichen Vorlauf umsetzbar. Während bisher der Prüfling zur Prüfanlage musste, soll mit dem kondensatorbasierenden Hochleistungsprüfsystem die Prüfanlage zum Prüfling kommen. In den Unternehmen selbst kann nun geprüft werden, obwohl diese die energetischen Voraussetzungen eines netzsteifen Prüfsystems nicht erfüllen.
Die Grundlage zur Umsetzung des Vorhabens bilden neuartige Superkondensatoren, die als Energiequelle genutzt werden. Die Superkondensatoren weisen im Gegensatz zu herkömmlichen Batteriespeichern eine hohe Leistungsdichte auf. Die zur Prüfung benötigte Energie wird über das Niederspannungsnetz den Kondensatoren zugeführt. Durch den langsamen Ladezyklus können hohe Energien gespeichert werden. Nach Abschluss des Ladevorgangs wird die gespeicherte Energie innerhalb von Millisekunden bis Sekunden abgebaut. Resultierend ist eine energetische Entladung am Prüfobjekt mit Prüfströmen von I = 20 kA und Prüfspannungen von 1000 V.
Das kondensator-basierte Prüfsystem ist dabei leistungstechnisch eine skalierbare Variante eines herkömmlichen Hochleistungsprüffeldes. Es bietet jedoch den Vorteil, die kostenintensiven Prüfungen im akkreditierten Hochleistungsprüffeld auf ein Minimum zu reduzieren, da diese nur noch zur Bestätigung der eigenen Prüfergebnisse und zur Erbringung von Normvorgaben erfolgen können. Mit dem kondensatorbasierenden Hochleistungsprüfsystem können Stoß- und Kurzzeitstromprüfungen, Störlichtbogenprüfungen und Schaltleistungsprüfungen durchgeführt werden (Gleichspannung).

Contact: Prof. Dr.-Ing. Ralf-Dieter Rogler

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