Elektrisk trevekst i isolasjonsmaterialer for høyspente AC konnektorer - Effekt av syntetisk ester og hydrostatisk trykk

Abstract

En subseakonnektor er et komplekst isolasjonssystem som brukes til å koble sammen kabler, noder osv. på havbunnen. Silikon er et polymerisk materiale som er egnet bl.a. som membran til å svipe av vann fra kontakten ved til- og frakobling av konnektoren. En av de vanligste årsakene til havari i slik polymerisk isolasjon er partielle utladninger og dannelse av elektriske trær.

Hensikten med denne oppgaven var å undersøke effekten av hydrostatiske trykkrefter og olje på elektrisk trevekst i silikon. Dette er et område det er forsket lite på fra før, og den største delen av oppgaven var å bygge et testoppsett for å kunne studere elektrisk trevekst under trykk. For å ha kontroll på hvor mye olje silikonet tok opp var det nødvendig å gjennomføre diffusjonsmålinger. Testobjekter av silikon ble lagt ned i olje, og vektøkningen ble målt. Testobjektet for elektrisk trevekst besto av en nål laget av rustfritt stål som ble støpt inn i silikon, slik at avstanden mellom nålspissen og jordelektroden var 2 mm. Testobjektene for diffusjon og trevekst var like store, og det ble antatt at det tok like lang tid å mette de med olje. Testobjektet ble plassert i en trykktank og treveksten ble undersøkt gjennom vinduer i tanken ved hjelp av mikroskop og bakgrunnsbelysning. Det ble også gjennomført strekktester.

Det ble i alt gjennomført 30 tester med elektrisk trevekst, og resultatene fra trevekstanalysen er basert på i overkant av 20 000 bilder som ble tatt av nål-plategapet.

Følgende hovedkonklusjoner kan trekkes fra arbeidet:

Gjennomslagspenningen er høyere i silikon som er mettet med olje enn silikon som ikke inneholder olje. Dette gjelder både ved atmosfærisk trykk og 50 bar væsketrykk.

Strukturen og vekstutviklingen i bredde og lengde er avhengig av oljeinnhold og hydrostatisk trykk.

I de fleste oljemettede testobjektene vokste det elektriske treet kun et lite stykke ut fra nålspissen før veksten stagnerte.

I de tørre testobjektene vokste det elektriske treet med omvendt eksponentiell hastighet med hensyn på tiden i både lengde og bredde de første minuttene. Ved 50 bar væsketrykk fortsatte treveksten med varierende hastighet gjennom resten av isolasjonen.

Det så ut til at oljen forandret de mekaniske egenskapene til silikonet.