Utvikling av testmetoder for fiberoptisk sjøkabel med DC-drevne forsterkere: AC holdfasthets-testing

Abstract

Fiberoptiske sjøkabler benyttes for sin store kapasitet og raske signaloverføring. Ved store avstander svekkes lyssignalet i fiberoptikken, slik at det må forsterkes ved gitte intervaller. Nexans' ROC-2 benytter aktive forsterkere som drives av 10 kV likespenning. Dette stiller krav til kabelens elektriske holdfasthet. Passende spenningstester skal verifisere at kabelen ikke havarerer innen sin angitte levetid. Foreløpig finnes det ikke et godt grunnlag for å bestemme slike tester for ROC-2.For å kunne verifisere kabelens levetid, må en undersøke kabelens svake punkter. Elektrisk nedbrytning i polymerer har som regel sitt utspring i defekter eller urenheter i materialet. I foregående arbeid er det funnet flere tilfeller av oksiderte partikler i ROC-2 kabellengder. Slike partikler kan ha høyere permittivitet og konduktivitet enn ualdret plastmateriale, og dermed forårsake høye lokale feltkonsentrasjoner i isolasjonen. Dette arbeidet har derfor som hensikt å undersøke innvirkningen av oksiderte partikler på materialets elektriske holdfasthet.0,25 mm tykke plater av isolasjonsmaterialet ble aldret i 480 timer for å oppnå en høy grad av oksidering. Materialet ble så knust til partikler i størrelsesorden 100-200 $\mu$m. Partiklene ble støpt inn i Rogowski koppobjekter, og påtrykt rampet AC-spenning til gjennomslag. Som referanser ble det også testet helstøpte objekter uten partikler, objekter kun med grensesjikt i midten og objekter med innstøpte metallpartikler. Halvparten av koppene ble oppfuktet for å undersøke sammenhengen mellom fukt og holdfasthet. Resultatene viser at de helstøpte koppene har høyest holdfasthet, med et snitt på 79,56 kV/mm. Ved å introdusere et grensesjikt i midten av objektet svekkes holdfastheten i snitt med 15,7\%. Dette kommer trolig av hulrom eller partikler som legger seg i grenseflaten. Det var ikke mulig å vurdere innvirkningen av de oksiderte partiklene, da resultatene fra disse objektene var tilnærmet like som for de med grensesjikt. Metallpartiklene har en tydelig destruktiv effekt på materialet, da objektene fra denne kategorien i snitt hadde 39,2\% lavere holdfasthet enn de helstøpte. Effekten av fukt er tydelig for objektene uten partikler, der holdfastheten falt med rundt 20\%. For disse kategoriene er det også mindre spredning i resultatene enn for de tørre objektene. Koppobjektene med partikler viser ingen merkbar endring i holdfasthet ved fukting.