Problemstellung: Versagen von Hochspannungssicherheitshülsen

Bei der Warenausgangskontrolle von Hochspannungssicherheitssystemen werden diese durch elektrische Abschalttests geprüft, bei denen Temperaturen von ca. 150°C erreicht werden.

Nach dem Wechsel des Hülsen-Lieferanten kam es zu einer hohen Ausfallquote in Form von Selbstentzündung. Die Schadensursache war durch die Gegenüberstellung neuwertiger Hülsen beider Lieferanten zu klären.

Analysemethoden: Kombination von morphologischen, spektroskopischen und thermischen Verfahren

  • Morphologische Charakterisierung der glasfaserverstärkten Hülsen des neuen und  des früheren Lieferanten zeigten Unterschiede hinsichtlich der Rauheit, des Porengehaltes und der Elementarverteilung. Auffällig war beispielsweise das Vorliegen von Aluminium in der Kunststoffmatrix (Harz) der neuen Hülsen.
  • Das Abbauverhalten mittels Thermogravimetrischer Analyse (TGA) offenbarte bei den neuen GFK-Hülsen die Freisetzung von Substanzen (vermutlich Wasser) bei vergleichsweise niedrigen Temperaturen (unterhalb 200°C).
  • Anhand der Materialcharakterisierung mittels Infrarotspektroskopie konnten unterschiedliche Harzsysteme detektiert werden. Die Hülsen des neuen Lieferanten beinhalten zudem das Flammschutzmittel Aluminiumtrihydroxid.

Ergebnis: ungeeignetes Flammschutzmittel als Ursache für den Schaden

Neben der Tatsache, dass das Harzsystem abweicht und Verarbeitungsmängel beobachtet wurden, erwies sich das eingearbeitete Flammschutzmittel ATH an dieser Stelle als ungeeignet und ursächlich für den Schaden.

Durch die im Einsatz erhöhten Temperaturen kommt es zu einer Zersetzung des ATHs was zur Wasserbildung führt. Das sich niederschlagende Kondensat kann einen erneuten Stromfluss begünstigen und somit die Funktionsweise schädigen.

 

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Christoph Zekorn

Mikroskopische Analyse Laborleiter Mikroskopische Analyse +49 241 80-28341 christoph.zekorn@ikv.rwth-aachen.de

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