Karakterisering av silikongummi for HVDC subsea-konnektorer

Abstract

En subseakonnektor brukes til å koble sjøkabler sammen med elektrisk utstyr på havbunnen. En viktig komponent i subseakonnektoren er membranen som skal svipe av vann fra kontakten ved tilkobling til konnektoren. Et egnet materiale til denne membranen er silikongummi. I arbeidet med design av pålitelige subseakonnektorer er det viktig å vite hvordan silikongummiens dielektriske og mekaniske egenskaper blir påvirket av vann.

For å kunne undersøke påvirkingen av vann er det essensielt å vite hvor raskt og hvor mye vann silikongummien tar opp. Vannopptaket i tynne silikonskiver nedsenket i vannbad og i fuktig luft (relativt fuktnivå > 97,2%) ble derformålt ved 30, 60 og 90°C.Den dielektriske responsen ble målt med polarisasjons- og depolarisasjonsstrøm i tidsdomenet for påtrykte elektriske felt mellom 2-14 kV/mm. I frekvensdomenet ble det gjort måling av dielektrisk tapsfaktor, tan(𝛿). I både tids- og frekvensdomenet ble den dielektriske responsen målt som funksjon av temperatur (30, 60 og 90°C) og vanninnhold. De mekaniske egnenskapene ble målt med en strekktest av prøveobjekt kondisjonert i vannbad på 30, 60 og 90°C. Følgende konklusjoner kan trekkes fra forsøkene som er utført:

Vekten reduseres over tid for alle prøver i vannbad og i fuktig luft. Vektreduksjonen øker med temperatur, og ved 60 og 90°C observeres utfelt materie i vannbadet etter ca. 150 døgn.

Ledningsevnen er sterkt temperaturavhengig og tilnærmetohmsk for felt opp til 14 kV/mm.

Det er ingen signifikant forskjell i ledningsevne for tørre og våte prøveobjekt.

Det bygges opp romladning under målingen av ledningsevne som trolig er forklaring på at toppunktet til polarisasjonsstrømmen blir forsinket ved høye felt og temperaturer.

Strekkstyrken reduseres tilsynelatende med ~20%for prøver i kondisjonert 63 døgn i vannbad på 90°C, og det er korrelasjonmellom reduksjon av strekkstyrke og vektreduksjon i vannbad.