Studien- und Abschlussarbeiten

Im Rahmen unserer Forschungsarbeiten suchen wir laufend Studierende für die Bearbeitung von Bachelor-, Master-, und Seminararbeiten. Die Themen der studentischen Arbeiten beziehen sich auf die gesamte Bandbreite der aktuellen Forschungsschwerpunkte des Schering-Instituts. Zur Bearbeitung stehen Ihnen moderne Labor- sowie Arbeitsplätze am Institut zur Verfügung. Hier finden Sie die Themenschwerpunkte zu denen Bachelor- und Master- sowie Seminararbeiten angeboten werden. Bei Interesse an einer Arbeit wenden Sie sich bitte an den Verantwortlichen des jeweiligen Themenschwerpunkts.


THEMENSCHWERPUNKTE

  • Entwicklung eines Verfahrens zur Zustands- und Risikobewertung von Assets des Übertragungsnetzes

    Viele Stromnetzbetreiber stehen aufgrund geänderter Wettbewerbsstrukturen unter einem erhöhten Kostendruck. Dazu erfordern die steigenden Energieflüsse im Zuge der Einbindung erneuerbarer Energien und deren sektorgekoppelten Nutzung einen Ausbau der Stromnetze, während gleichzeitig eine erhebliche Anzahl an Assets erneuert werden muss. Demgegenüber bietet die Digitalisierung der Stromnetze, die Entwicklung neuer Zustandsdiagnose-Verfahren sowie die Anwendung von Asset Management Potentiale diesen Herausforderungen zu begegnen.

    Das Forschungsziel ist bestehende Verfahren der Zuverlässigkeitsanalyse (FTA, FMEA, etc.) und Modellierungsmöglichkeiten (z. B. Weibull-Verteilung), mit online und offline Mess- und Diagnoseverfahren der Hochspannungstechnik (z. B. Teilentladungs- oder tan δ-Messung) zu verknüpfen, um das Risiko von Assets des Übertragungsnetzes bewerten und Handlungsempfehlungen ableiten zu können.

    Leitung und Ansprechpartner

  • Einsatz von Maschinellen Lernen zur Zustandsbewertung von Assets des Übertragungsnetzes

    Viele Stromnetzbetreiber stehen aufgrund geänderter Wettbewerbsstrukturen unter einem erhöhten Kostendruck. Dazu erfordern die steigenden Energieflüsse im Zuge der Einbindung erneuerbarer Energien und deren sektorgekoppelten Nutzung einen Ausbau der Stromnetze, während gleichzeitig eine erhebliche Anzahl an Assets erneuert werden muss. Demgegenüber bietet die Digitalisierung der Stromnetze, die Entwicklung neuer Zustandsdiagnose-Verfahren sowie die Anwendung von Asset Management Potentiale diesen Herausforderungen zu begegnen.

    Das Forschungsziel besteht in der automatisierten Auswertung von Daten der online und offline Mess- und Diagnoseverfahren der Hochspannungstechnik (z. B. DGA, Widerstandsmessung, etc.) mit Hilfe von Algorithmen aus dem Bereich des maschinellen Lernens (neuronale Netze, Dimensionsreduktion, etc.), um Aussagen über den Zustand des betreffenden Assets ableiten zu können. Die Programmierung erfolgt in Python, wobei es möglich ist, die Sprache in diesem Zusammenhang erst zu erlernen. 

    Leitung und Ansprechpartner

  • Ermittlung der Lebensdauerkennlinie für polymere Isolierstoffe unter hoher Gleichspannungsbelastung (HVDC)

    Infolge der weltweit stattfindenden Energiewende und den damit verbundenen Veränderungen im Energiesystem, werden neue Hochspannungsübertragungssysteme installiert, die im Gegensatz zur bisher verwendeten Wechselspannungstechnik auf Gleichspannungsübertragung basieren werden. In Hochspannungs-Gleichstrom-Übertragungssystemen (HGÜ) kommen vermehrt feste polymere Isolierstoffe zum Einsatz. In Projekten wie Suedlink oder SuedOstLink sollen Strecken mit einer Länge von bis zu 700 km mit Höchstspannungskabeln, deren Isoliersystem aus vernetztem Polyethylen (VPE) besteht, realisiert werden. Hierbei stellt sich die Frage, ob die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der HGÜ-Komponenten mindestens so gut ist wie die der Wechselspannungsanlagen. Die Langzeiterfahrungen mit polymeren Isolierstoffen in HGÜ-Systemen sind im Vergleich zu denen der Wechselstromsysteme als gering einzustufen.

    Die Lebensdauer einer Hochspannungskomponente wird maßgeblich durch das verwendete Isoliersystem bestimmt, wobei für Wechselspannung Methoden entwickelt wurden, mit denen die Lebensdauer fester polymerer Isolierstoffe in Abhängigkeit der elektrischen Feldstärke bestimmt werden kann. Ein solches Verfahren steht derzeit für Gleichspannung nicht zur Verfügung, was die Lebensdauerabschätzung des Isoliersystems nahezu unmöglich macht. Ein Grund hierfür ist die Bildung von Raumladungen im Isoliersystem unter Gleichspannung, welche die Lebensdauer der Isolierung signifikant beeinflussen.

    Ziel dieses Forschungsprojektes ist es deshalb, eine Methode zu entwickeln, mit der die Lebensdauer von polymeren Isolierstoffen in Abhängigkeit der Gleichspannungsbeanspruchung und sich im Isolierstoff bildenden Raumladungen beschleunigt ermittelt werden kann. Dafür werden typische polymere Isolierstoffe unter Gleich- und Wechselspannung bis zum Versagen gealtert, wobei parallel eine Raumladungsmesstechnik zum Einsatz kommt, welche es ermöglicht, zerstörungsfrei die Intensität und den Ort der auftretenden Raumladungen zu bestimmen. 

    Leitung und Ansprechpartner

  • Untersuchungen an Isolierungen für die Anwendung im Elektromobilitätssektor

    Ziel ist es den globalen Temperaturanstieg rechtzeitig unter 2 °C – wenn möglich unter 1,5 °C – zu begrenzen. Um dieses Ziel zu erreichen, müssen in sämtlichen Sektoren Maßnahmen zur Minderung des Treibhausgasausstoßes ergriffen werden. Folglich betreffen diese Maßnahmen ebenfalls den Energie- und Stromsektor. Insbesondere die Bedeutung von Energieeffizienzmaßnahmen und Energieeinsparung rücken immer weiter in den Fokus.

    In der Forschung und Entwicklung liegt aktuell ein Schwerpunkt auf dem Einsatz von Elektromotoren, da deren Bedarf verbunden mit dem Umbruch hin zu einer Elektrifizierung und Mobilisierung stetig steigen wird.  Der erwartete steigende Bedarf und höhere Anforderungen an Elektromotoren setzen eine Weiterentwicklung und Realisierung von Fertigungs- und Qualitätsprüfverfahren voraus. Diese Weiterentwicklung betrifft neben der Qualität und Lebensdauer, ebenfalls Kostensenkungen von Material und Fertigung. Insbesondere bei der Qualität der Isolation besteht Handlungsbedarf, da die Produktion von Elektromotoren im Gegensatz zur Produktion von Verbrennungsmotoren einen stochastischen Prozess mit schwankendem Qualitätsniveau und hohem Ausschuss darstellt. Der Ausfall eines Motors verursacht nicht nur im späteren Betrieb, sondern bereits in der Fertigung, hohe Kosten.

    Vor diesem Hintergrund sind neben der Untersuchung bestehender Prüf- und Diagnosemöglichkeiten und deren Weiterentwicklung, Alterungs- und Materialtests für neu entwickelte Isolationen notwendig. 

    Leitung und Ansprechpartner

  • Entwicklung eines Online-Monitoring-Sensors zur Bestimmung des Säure- und Wassergehalts in der Papierisolierung von Leistungstransformatoren

    Eine der Hauptausfallursachen von Transformatoren stellt die Öl-Papier-Isolieranordnung der Windungen dar. Denn mit zunehmender Alterung steigt der Säuregehalt im Isolieröl, wobei insbesondere die Temperatur und die Säureart die Alterungsgeschwindigkeit der Isolation beeinflussen. Die Säuren verändern die dielektrischen Eigenschaften des Öls und beschleunigen den Abbau von Papierzellulose. Neben hochmolekularen Säuren entstehen auch niedermolekulare Säuren. Dabei verbleiben von den sich bildenden hochmolekularen Säuren 85 - 90 % im Isolieröl, während die niedermolekularen Säuren sich zu 10 % - 15 % im Isolieröl befinden. Es sind vor allem die niedermolekularen Säuren, die im Zusammenspiel mit hydrolytischen Prozessen für die Papieralterung verantwortlich sind. Daher ist es von großer Bedeutung den Alterungszustand von Isolierpapier frühzeitig durch geeignete Methoden zur Zustandsdiagnostik vorzunehmen zu können.    

    Die derzeitigen Methoden zur Bestimmung des Säuregehalts im Isolieröl können keine genauen Informationen über den Papierzustand geben, da sich die verschiedenen Säurearten in unterschiedlichen Konzentrationen in Isolieröl und Isolierpapier befinden. Zudem wird bei den gängigen Messmethoden nur eine integrale Sicht der Säurekonzentrationen in Form einer „Säurezahl“ oder „Neutralisationszahl“ ermöglicht. Mit dem neuen Verfahren soll sowohl die Säure als auch das Wasser nach Konzentration und Art direkt im Isolierpapier bestimmt werden, wodurch eine genauere Abschätzung des Papierzustandes ermöglicht werden soll, um somit rechtzeitig eventuelle Maßnahmen zur Zustandsverbesserung der Isolierung einleiten zu können.

    Leitung und Ansprechpartner

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Hala Ahmi
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Callinstraße 25A
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302
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