Polarisasjon og Elektrisk ledningsevne i HVDC masse- og PEX isolerte kabler som funksjon av spenning og temperatur.

Abstract

Formålet med masteroppgaven har vært å studere opp og utladninger knyttet til ulike HVDC kabel isolasjonsmaterialer. Eksperimentelle forsøk ble gjennomført for å beskrive disse fenomene for en 450 kV HVDC massekabel, og en 12 kV PEX kabel.Litteraturstudier tilsier at den dominerende polarisasjonsmekanismen for en massekabel er grenseflatepolarisasjon. Ledningsevnen til denne kabeltypen kan estimeres ved å bruke:σ = σ0e(αT+βE)Polarisasjonsstrømmen kan beskrives med:i(t) = Ke-t/τ + U/R0 Denne formelen kan brukes til å estimere relaksjonstiden, , til polarisasjonsmekanismene i massekabelen.Litteraturstudier for PEX kabelen viser at dipol polarisasjon, pga grenseflatepolarisasjon mellom to flater, er den dominerende polarisasjonsmekanismen. Det vil i denne rapporten bli brukt samme forenklinger for begge kablene for å finne ledningsevne og relaksjonstid.For å kunne gjennomføre de nødvendige forsøkene, ble det laget en datastyrt målekrets. Denne bestod i all enkelhet av en spenningskilde, en bryter, et måleinstrument og testobjektet. Kretsen ble styrt, og resultatene logget, av et dataprogram laget i LabVIEW.Resultatene fra forsøkene viste at polarisasjonsstrømmen i massekabelen kunne uttrykke som:i(t) = K1e-t/τ1 + K2e-t/τ2 + U/R0 Hvor er relaksjonstiden til oljen(10,388-56,163 s), mens (53,345-1114,1 s) er relaksjonstiden til papiret. Det siste leddet representerer DC-strømmen i isolasjonen.Polarisasjonsstrømmen til PEX: i(t) = Ke-t/τ + U/R0Hvor er relaksjonstiden i PEX(59,406-3,103 s). Ledningsevnen og relaksjontiden ble estimert som funksjon av elektrisk felt og temperatur, og ut fra disse resultatene kan man trekke følgende konklusjoner: Ledningsevnen er størst i massekabelen (8*10-16-6,2*10-14 Ω-1m-1 mot 7,2*10-18-3,2*10-16 Ω-1m-1 for PEX) Ledningsevnen er temperaturavhengig for begge kablene. Ledningsevnen er kun felt avhengig ved de høyeste temperaturene, for PEX kabelen. Relaksjonstiden reduseres med økende spenning og temperatur, for massekabelen. Relaksjonstiden PEX lavere enn for massekabel.