Til hovedinnhold

Selvhelende materialer

Selvhelende materialer

Selvhelende elektriske isolasjonsmaterialer for høyspenningsapparater er svært attraktive, spesielt for apparater som skal plasseres på steder som er vanskelig å få tilgang til og i tøffe miljøer. Bruksområdene inkluderer offshore vindparker, subsea kraftoverføring og utstyr plassert i Arktis. Feil i slike apparater kan resultere i negativ miljøpåvirkning, i tillegg er vedlikehold og reparasjon av slikt utstyr svært kostbart. Vi arbeider for å tilpasse og implementere selvhelende teknologi for fremtidens elektriske isolasjonsmaterialer.

Selvhelende kompositter har aldri blitt studert eller brukt som elektrisk isolasjon for høyspenningsapparater. Den grunnleggende nyskapningen er at den elektriske feilmekanismen i seg selv utløser prosessen som reparerer isolasjonsmaterialet. Dette kan bety et betydelig skritt fremover mot mer pålitelige elektriske isolasjonssystemer med svært lang levetid.

Våre tjenester:
Sintef har lang erfaring med testing av isolasjonssystemer, og kan bruke denne kompetansen til å teste og utvikle nye selvhelende isolasjonsmaterialer. En viktig forutsetning er kunnskap og erfaring innenfor et bredt spekter av disipliner fra polymerkjemi til elkraftteknologi. I samarbeid med industri kan vi tilpasse denne teknologien til spesifikke applikasjoner.

Prinsipp:

Figur: Begrepet selvhelbredende kompositter i høyspentisolasjonssystemer.

  1. Et elektrisk tre, dvs. et nettverk av hule kanaler, som trenger gjennom hele isolasjonsmaterialet vil i de fleste tilfeller føre til kortslutning av isolasjonsmaterialet.
  2. En mikro-innkapslet helbredende middel (monomer) er fordelt i isolasjonsmaterialet (polymermatrisen). I tillegg inneholder materialet en katalysator. Varmen og mekaniske krefter aktive på tuppen av det elektriske treet vil trolig være (mer enn) nok til å ødelegge kapselen.
  3. og 4. Hulrom/kanaler blir fylt av monomeren, som så polymeriserer når den kommer i kontakt med katalysatoren som er tilsatt isolasjonsmaterialet.

Oppgaver:

  • Syntese og karakterisering av polymermikrokapslene.
  • Forskning på dispersjon og kompatibilitet av mikrokapslene i isolasjonsmaterialer.
  • Forskning på elektrisk nedbrytning og gjennomslag i isolasjonssystemet.
  • Forskning på dielektriske egenskaper til kapselmaterialer. Effekt av permittivitet, ledningsevne og veggtykkelse vil være viktige faktorer som må studeres.
  • Forskning på hvor effektiv den selvhelende mekanismen er.
  • Numerisk modellering av hvordan den elektriske feltfordelingen i isolasjonen avhenger av egenskapene til kapslene (størrelsesfordeling, overflateruhet, dielektriske egenskaper etc.).

Status:
SINTEF Energi har utstyr både for elektrisk testing av selvhelende isolasjonsmaterialer, samt syntese og karakterisering av mikrokapsler.

Laboratorier