Since its first introduction in 1998, extruded direct current (DC) cable technology has been growing rapidly leading to many cable system installations with operation voltages up to 320 kV. Cable manufacturers invest heavily on technology development in this field and today extruded DC cable systems for operation voltages as high as 525 kV are commercially available. The electrical field distribution in electrical insulation under DC voltage is mainly determined by the conduction physics, therefore a good understanding of the DC conduction is necessary. In case of Cross-linked Polyethylene (XLPE) insulation, the presence of the peroxide decomposition products (PDP) is believed to influence its electrical properties. The PDP are volatile and therefore they may diffuse out of the samples during sample preparation and testing. Besides, the morphology of the XLPE is known to evolve over time even at moderate temperatures. Since the material may change during preparation, storage and even measurement, the procedure during all stages of the study should be chosen carefully. In this work, the physics of the dielectric response and conduction in XLPE is briefly discussed. The existing measurement techniques relevant to characterization of DC conduction in XLPE insulation materials are reviewed. The procedure for high field DC conductivity measurement is evaluated and recommendations for obtaining reproducible results are listed. Two types of samples are studied, i.e. thick press molded samples and thick plaque samples obtained from the insulation of in-factory extruded cables. For press molded samples, the influence of the press film used during press molding and the effect of heat-treatment on the electrical properties of XLPE and LDPE are studied. High field DC conductivity of XLPE plaque samples is measured with a dynamic electrode temperature to simulate the standard thermal cycles. Investigations show that using PET film during press molding leads to higher apparent DC conductivity and dielectric losses when compared to using aluminum foil. The influence of heat-treatment is different depending on the press film. High field DC conductivity measurements and chemical composition measurement of samples obtained from the cable insulation are in good agreement with the results obtained from the full scale measurements. Finally a non-monotonic dependence of apparent DC conductivity to temperature of some samples pressed with PET film is discovered which to the author’s best of knowledge has not been previously reported in the literature. / Sedan det första införandet i 1998 har extruderad likspänning (DC) kabeltekniken vuxit snabbt och har lett till många existerande kabelsysteminstallationer med driftspänningar upp till 320 kV. Kabeltillverkare investerar kraftigt i teknikutveckling inom detta område och idag finns extruderade DC kabelsystemen tillgängliga för driftspänningar så höga som 525 kV. Elektrisk fältfördelning i isolationsmaterial under hög DC spänning, beror framförallt på materialets elektriska ledningsfysik, därför är en bra förståelse av DC ledningsförmåga nödvändig. Isolationsmaterial av tvärbunden polyeten (PEX) innehåller tvärbindningsrestgaser som tros påverka materialets elektriska egenskaper. Restgaserna är flyktiga och kan diffundera bort från proven under preparering och mätning, även under måttliga temperaturer. PEX materialets morfologi ändras även med tiden. Med tanke på att materialet kan ändras under provpreparering, lagring och även vid mätning, så måste samtliga steg ovan väljas mycket försiktigt. I detta arbete diskuteras grundläggande fysik för dielektrisk polarisering och ledningsförmåga i PEX-isolation tillsammans med granskning av existerande mätteknik relevant för karakterisering av ledningsförmåga i PEX. Procedurer för mätning av DC ledningsförmåga under höga elektriska fält är undersökta och rekommendationer för reproducerbar mätningar är framtagna. Två typer av prover är studerade, tjocka pressade plattor och tjocka plattor som ursvarvats från kommersiell tillverkade högspänningskablar. För pressade plattor, studerades effekten utav press-filmens påverkan på de elektriska egenskaperna hos PEX och LDPE. Påverkan av värmebehandling på DC ledningsförmåga av PEX plattor studerades också. Slutligen studerades DC ledningsförmåga av PEX och LDPE plattor under höga DC fält och med dynamisk temperatur på elektroderna med syftet att efterlikna standardvärmecyklingar. Undersökningarna visade att användningen av PET filmer under pressning av plattor ledde till högre DC ledningsförmåga och högre dielektriska förluster i proven i jämförelse med användning av aluminiumfolie. Påverkan utav värmebehandling är olika beroende på typ av film som används pressningen. Det finns en stark korrelation mellan resultaten från DC konduktivitet och kemisk komposition mätningar från plattor skaffat från kabelisolation och resultaten från fullskaliga kabelmätningar. Slutligen, upptäcktes ett icke monotont beroende av DC konduktivitet hos PEX och LDPE plattor på temperatur som tidigare inte rapporterats i litteraturen. / <p>QC 20160125</p>

This is a bachelor's thesis in Mechanical engineering. The main topic of the thesis is the electrical calculation of the tap changer's shield. Although there are many kinds of tap-changers, this study focuses on VUCL models. The theoretical background of the thesis is that the new shield is suitable and useable in all VUCL models. The primary topic of the thesis is to study that the new shield protects the resistance box in the middle of the tap changers. To do this study, Creo Parametric, Comsol, and SpaceClaim are the programs used. / Detta är en kandidatexamen i maskinteknik. Avhandlingens huvudämne är den elektriska beräkningen av kranbytarens sköld. Även om det finns många olika typer av lindnings fokuserar denna studie på VUCL modeller. Den teoretiska bakgrunden för avhandlingen är att den nya skölden är lämplig och användbar i alla VUCL-modeller. Det primära ämnet för avhandlingen är att studera det nya sköld skyddar motståndet rutan i mitten av lindningskopplare. För att göra denna studie är Creo Parametric, Comsol och SpaceClaim de program som används.

Dielectric insulation are constantly exposed to various stresses, while also being expected to last for long periods of time. Naturally, they degrade with use and in demanding operational environments, this degradation phenomena can be accelerated, leading to costly consequences. With the constant evolution within the vehicle industry, high standards are established. For ignition coils, one of the challenges lies in achieving high performance, with the trade-off being a reduced insulation space. Furthermore, the operation of ignition coils at elevated temperatures could affect the insulation and its capabilities. Thus, it is important to investigate how the dielectric strength of an insulation behaves under these increased temperature conditions and constrained operational space, both in the short and long term. In this master thesis, the primary objective was to ascertain whether the oil would maintain its dielectric strength under prolonged elevated temperatures. The transformer liquid MIDEL 7131 was examined and assessed, through breakdown voltage tests from room temperature and up to temperatures of 140◦C. Subsequently analysing the results using descriptive statistics, employing both Gaussian and Weibull distributions. The observations from these measurements provide more data to the field of liquid dielectrics and allow a better understanding of how the condition and operating environment could affect the dielectric capabilities of transformer oils, with a specific focus on MIDEL 7131. / Dielektrisk insulation utsätts ständigt för diverse påkänningar, samtidigt som dem förväntas vara i drift under en lång tid. Naturligtvis degraderas isolationen efter användning och under krävande arbetsmiljöer, kan denna degradering fenomen acceleras, vilket kan leda till dyra konsekvenser. Med den ständiga utvecklingen inom fordonindustrin, etableras höga standarder. För tändstift, är en av svårigheterna att uppnå hög prestanda, i utbyte mot reducerad insulation utrymme. Dessutom är det möjligt att tändstift i drift under höga temperaturer kan påverka insulationen samt sina förmågor. Det är därför viktigt att undersöka hur dielektrisk styrka hos insulation beter sig vid höga temperaturer och minskat utrymme, både i korta perioder samt i långa. I detta master arbete, var det primära målet att fastställa om oljan skulle upprätthålla sin dielektriska hållfastighet under långa perioder vid höga temperaturer. Transformator oljan MIDEL 7131 undersöktes samt analyserades, genom bland annat tester av genombrottspänningar vid rumstemperatur upp till 140 ◦C. Därefter analyserades resultaten genom Normal- och Weibull fördelning. Observationerna från mätningarna tillhandahåller med mer data till flytande dielektrika området och ger en bättre förståelse om hur tillstånd samt driftmiljö kan påverka den dielektriska hållfastigheten av transformatorolja, med speciell fokus på MIDEL 7131.