Måling og modellering av vanntransportegenskaper til svelleband til høyspenningskabler

Abstract

Vanntrevekst er en av de viktigste grunnene til elektrisk havari i høyspenningskabler.Vanntrær begynner å vokse når den relative fukten(RH) i kabelisolasjonenoverstiger 70 %RH. Det er derfor viktig å holde en lav fuktigheti kabelisolasjonen så lenge som mulig. Svelleband har som funksjon å hindreaksiell vanninntrenging, men bruk av svelleband senker òg den radielle økningenav fukt i kabelisolasjonen. Transport av vann i kabelisolasjonen ogsvellebandet blir styrt av transportegenskapene til materialene.Det ble brukt to polymermaterialer i denne oppgaven; En termoplastiskpolyuretan som blir brukt som kappemateriale og et isolerende svelleband.Polyuretan har blitt karakterisert tidligere, mens karakteriseringen av svellebandethar vært ufullstendig.Svellebandet ble derfor karakterisert ved hjelp av et tilpasset måleoppsett.Beregnet diffusjonskoeffisienten viste en sterk ulinearitet ved 30-40 %RH, somikke er blitt beskrevet tidligere, mens løseligheten er i overensstemmelse medtidligere resultat.Svellebandet ble delt i to og svellepulverpartiklene ble studert med mikroskop.Det ble tatt bilde av svellepulverpartiklene ved økende relativ fuktog projisert areal ble målt. Den målte økningen i målt volum viste ikke enoverensstemmelse med den beregnede endringen i diffusjonskoeffisienten. Metodensom er brukt i mikroskoperingen har store kilder til usikkerhet, somkan minimeres ved å se på svellepulver i løs form.En numerisk modell for fuktinntrenging i kabelsystemet ble verifisert vedhjelp av en forenklet eksperimentell modell av det lagdelte isolasjonssystemeti høyspenningskabler. Ved hjelp av en spesialkonstruert testcelle kan en seom den numeriske modellen stemmer overens med faktisk målte data.Løselighet og diffusjonskoeffisientene til svellebandet ble lagt til i den numeriskmodellen og simuleringen ble sammenliknet med målte fuktopptaksdata.Modellen viser god overensstemmelse med målte data for fuktigheterunder ca 37 %RH, før den numeriske modellen viser lavere fukt enn målingene.Forskjellen mellom målte data og numeriske beregninger er aldri størreenn 8 %RH.Numeriske beregninger gjort med data fra måleoppsett for karakteriseringav transportegenskaper til kabelmaterialer stemmer godt overens medmålte data for det samme systemet. Dette indikerer en god karakteriseringav konsentrasjonsavhengig fuktopptak i polymeriske kabelmaterialer.