Durchschlagsfestigkeit

Die Durchschlagsfestigkeit eines Isolierstoffs bezeichnet die elektrische Feldstärke, bei der ein plötzlicher Stromfluss einsetzt, weil stark beschleunigte Elektronen den Stoff ionisieren und durchschlagen. Sie wird mit Ed abgekürzt.

Die D. des Isolationsmediums eines Transformators ist mitbestimmend für seine Baugrösse, Lebensdauer und Belastbarkeit.

Bei Trockentransformatoren wird, neben den festen Isolierstoffen der Leiter, Luft als Isolation verwendet. Ihre D. ist abhängig von der Luftfeuchtigkeit und dem Luftdruck. Sie ist außerdem abhängig vom Abstand der Elektroden, bei grösseren Abständen sinkt sie. Deshalb kann man nicht immer dieselbe Feldstärke Ed nehmen und sie mit dem Abstand multiplizieren um die zulässige Spannung zu ermitteln, sondern man muss zuerst anhand einer Tabelle die für den Abstand gültige D. feststellen. In Tabellenwerken wird häufig 1 cm als Abstand für die angegebene Ed (z.B. 21 kV/cm bei Luft) angenommen. Bei festen Isolierstoffen ist es sinnvoller 1 mm als Messtrecke zu wählen, weil bei Messungen im cm - Bereich die Spannung so hoch werden kann, dass es zu einem Überschlag um die Probe herum kommt.

Weil die aus einer angelegten Spannung resultierende maximale Feldstärke von der Form der Elektroden abhängt, reicht die Spannung alleine nicht aus um die Feldstärke zu bestimmen und in Bezug zu der D. zu setzen. Eine geringe Feldstärke bei hoher Spannung erreicht man am besten durch runde, glatte Oberflächen an den betreffenden Leitern. Spitze Ecken führen zu hohen Feldstärken und Glimmentladungen. Daraus kann sich dann leichter ein Lichtbogen bilden.

In Öltransformatoren kann die D. schon durch einen geringen Wasseranteil im Öl stark herabgesetzt werden. Hier spielen auch Teilentladungen eine Rolle, die die Eigenschaften des Öls verschlechtern.

Thermische Alterung ist bei der D. von Öl und festen Isolierstoffen ein wichtiger Aspekt. Sie begrenzt letztendlich die Lebensdauer eines Transformators. Wegen der Erwärmung während des Betriebs wird die D. der Isolation durch Depolymerisation (das Zerbrechen von Molkülketten) und Oxidation herabgesetzt. (siehe Isolierstoffklassen)

Durchschlagsfestigkeit einiger Isolierstoffe