Diffusjon av vann i sotfylte kappematerialer for polymere sjøkabler

Abstract

Vanntrevekst er den viktigste årsaken til aldring i polymerisk isolasjon i mellomspenningskabler. Sia vanntrær ikke dannes ved lav relativ fuktighet (R.H.), er det viktig å holde relativ fuktighet i isolasjonen lav så lenge som mulig. Dette kan gjøres ved å beskytte isolasjonen med ei kappe av to polymerer. For å beregne vanntransporten inn i isolasjonen, må kappematerialenes vanntransportegenskaper kjennes. For noen polymerer varierer vanntransportegenskapene med det hydrostatiske trykket og den relative fuktigheta (damptrykket). I denne oppgaven er det målt transportkoeffisienter for to kandidater til kappematerialer: én halvledende lineær lavdensitetspolyetylen (LLDPE) og én halvledende eterbasert termoplastisk polyuretan (TPU). Noen av prøvene har vært utsatt for strekking til 10 % statisk forlengelse og etterfølgende relaksasjon i forkant av forsøkene, for å finne ut om ei slik mekanisk påkjenning har noe å si for transportkoeffisientene. Det er gjort målinger av metningskonsentrasjoner ved 0,1 MPa og 30 MPa hydrostatisk trykk, og permeabilitetsmålinger ved forskjellige damptrykk. Konklusjonene om metningskonsentrasjonen i TPU ved 0,1 MPa og 30 MPa hydrostatisk trykk trekkes delvis på grunnlag av et tidligere arbeid. I tillegg har diffusjons- og løselighetskoeffisientene for ustrukket TPU blitt målt ved forskjellige damptrykk. Det er ikke funnet noen signifikant sammenheng mellom det hydrostatiske trykket og vannopptaket i noen av materialene, hverken med strukkede eller ustrukkede prøver. Det er heller ikke funnet at strekking har noen signifikant innvirkning på transportkoeffisientene, bortsett fra at strukket TPU viser en ca. 15 % større metningskonsentrasjon enn ustrukket TPU. Det er funnet at transportkoeffisientene i TPU varierer med damptrykket, men hverken diffusjons-, løselighets- eller permeabilitetskoeffisienten varierer mer enn med en faktor 3 mellom 20 % R.H. og 80 % R.H. For LLDPE er det ikke gjort like omfattende undersøkelser, men permeabilitetskoeffisienten i det materialet viser ingen damptrykkavhengighet.