I denne masteroppgaven undersøkes det hvordan polarisasjonsfenomenet og DC ledningsevnen påvirkes av ulike faktorer. Det legges spesiell vekt på å vise hvordan temperatur, tid og spenning påvirker disse fenomenene. Resultatene av analysen brukes til å vurdere retningslinjer for dimensjonering av massekabelisolasjon.Forsøkene som ble utført for å karakterisere disse faktorene, var måling av polarisasjons- og depolarisasjonsstrømmer både på tvers og på langs av kabelenisolasjonen. Spenning og temperatur ble variert for å undersøke hvordan ledningsevnen og polarisasjonen ble endret av dette. For å kunne gjennomføre forsøkene ble det laget en målekrets og to prøveobjekter. Det første prøveobjektet var en 4,5 meter lang kabel som ble brukt til å måle den dielektriske responsen på tvers av kabelisolasjonen. Det andre prøveobjektet var en 25 mm tykk kabelskive som ble brukt til å måle den dielektriske responsen på langs av kabelisolasjonen. Disse prøveobjektene ble tatt ut av en del av NorNed kabelen. Dette er en 450 kV HVDC massekabel. For å logge målingene, ble det utviklet et eget loggerprogram som styrte hele prøvetakningen. En bit av kabel ble også dissekert for å se nærmere på kabelens oppbygning, og de ulike isolasjonsmaterialenes dimensjoner. Arbeidet med denne masteroppgaven har ledet frem til følgende konklusjoner:I kabelisolasjonen vil den mest dominerende polarisasjonsmekanismen være grenseflatepolarisasjon. Det vil likevel foregå to ulike typer grenseflatepolarisasjon, en rask grenseflatepolarisasjon i oljefilmene i isolasjonen, og en tregere grenseflatepolarisasjon i buttgapen.På bakgrunn av resultatene og diskusjonen kan en konkludere med dielektriske respons og DC ledningsevne i en massekabel er avhengig av temperatur, tid, påtrykt spenning og kabelisolasjonens oppbygning.Når det gjelder den dielektriske responsen kan en ut fra tidskonstantene for de forskjellige forsøksresultatene konkludere med at polarisasjonen i kabelisolasjonen skjer raskere ved temperatur og spenningsøkning. Polarisasjonsstrømmen vil også raskere stabilisere seg ved økning av disse parameterne. Stabiliteten til polarisasjonsstrømmen var f. eks ved t = 6 h, 35 ganger mer stabil for forsøket utført ved 60 ͦ C og 10 kV enn for forsøket utført ved 20 ͦ C og 3 kV.Ledningsevnen til kabelisolasjonen er hovedsaklig avhengig av påtrykt E-felt og temperatur, men for massekabler vil også isolasjonsoppbygningen være en avgjørende faktor. For prøveobjektet der ledningsevnen ble målt på tvers av kabelisolasjonen ble ledningsevnen beregnet til:σ=5,79*〖10〗^(-17) e^((0,105T+0,155E))Ledningsevnen på langs av kabelen kan som en forenkling sees på som ledningsevnen til oljen. Denne ble målt til å være 103 ganger høyere enn ledningsevnen på tvers av kabelen. Dette vil si at konduktiviteten vil stort sett være forårsaket av oljen i isolasjonen. Ladningene vil altså bevege seg i buttgapene og oljefilmene i kabelisolasjonen.Som en løsning på dette problemet kan buttgap og oljefilmer gjøres mindre, men det er viktig at dette ikke går utover kabelens mekaniske egneskaper. Siden ledningsevnen er avhengig av temperaturen, og ledertap vil føre til varmeutvikling, er det også viktig at den termiske konduktiviteten i isolasjonen er god. Hvis temperaturvariasjonene i kabelisolasjonen er stor vil dette føre til en skjev feltfordeling. Bedre kontroll i produksjonen av hvor brede buttgapene i isolasjonen faktisk lages, og hvor stor variasjon bredden til buttagene blir, vil også bedre kabelens egenskaper. Hvis bredden på buttgapene varierer mye kan det oppstå "weak spots" i isolasjonen. Det er også mulig å eksperimentere med ulike dimensjoner på papirstrimlene i isolasjonen for å prøve og bedre isolasjonens elektriske egenskaper.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:ntnu-14588 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Fremmegaard, Esten Øyen |
| Publisher | Norges teknisk-naturvitenskapelige universitet, Institutt for elkraftteknikk, Institutt for elkraftteknikk |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Norwegian |
| Detected Language | Norwegian |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0019 seconds