Numerische Untersuchung feuchter Fremdschichten auf elektrisch hochbelasteten polymeren Isolierstoffoberflächen

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Auf den Oberflächen polymerer Isolierstoffe im Bereich der Hochspannungstechnik kommt es zur Befeuchtung der Oberflächen durch Regen, Nebel oder sonstige Niederschläge bzw. durch Betauung. Bei hydrophoben Oberflächen bilden sich hierbei Tropfenschichten aus, wobei sich durch Oberflächenverschmutzung bestimmte Leitfähigkeiten einstellen. Zum Verständnis der Alterungsmechanismen ist es nötig, eine quantitative Aussage über das Verfahren solcher Tropfenschichten treffen zu können. Die Modellierung der Elektro-Quasistatik mit der Finite-Integrations-Technik bietet die Möglichkeit der realitätsnahen Simulation der dynamischen Vorgänge auf solchen spannungsbelasteten Oberflächen. Voruntersuchungen zeigen, daß die Elektro-Quasistatik eine geeignete Modellierung erlaubt. Das Feldproblem reduziert sich nach der Modellierung auf die Lösung eines großen, schwachbesetzten linearen Gleichungssystems mit komplex symmetrischer Systemmatrix. Zur Lösung solcher Systeme können nur spezielle Iterationsverfahren verwendet werden, deren mangelnde allgemeine Robustheit gründliche numerische Experimente erfordert. Einige neuere Lösungsansätze bedürfen einer Untersuchung auf ihre Eignung für die vorliegenden Gleichungssysteme.