Til hovedinnhold

140-3 Vann i isolerende væske

140-3 Vann i isolerende væske

Vann i elektrisk isolerende væske for trykkompenserte systemer

Bakgrunn
Isolerende væsker som mineraloljer eller esteroljer brukes gjerne som isolasjon i elkraftkomponenter der det er vanskelig å komme til med fast isolasjon. Dette gjelder også for komponenter som brukes under vann, slik som transformatorer, brytere, konnektorer ("stikkontakter") og kraftelektronikk. Når elkraftkomponenter brukes under vann er det nærmest uunngåelig at noe vann over tid vil trenge inn og blande seg med isolervæsken. Vann er en dårlig isolator, og vil svekke de isolerende egenskapene til isolervæsken. For å kunne designe elkraftkomponenter for undervannsbruk som fungerer som de skal i hele sin levetid er det derfor viktig å kjenne de elektriske egenskapene til isolervæsker som inneholder noe vann og påtrykkes høye elektriske felt.

Hovedmålsetningen for denne sommerjobben er å gjennomføre eksperimenter som kan bidra til en bedre forståelse av effekten av vanninnhold på de elektriske egenskapene til isolervæsker. I eksperimentene vil en høy spenning bli påtrykt isolervæsken i en spiss-plan geometri (se bildet). En slik geometri skaper et svært høyt elektrisk felt nær spissen som avtar raskt når man beveger seg vekk fra spissen. I tillegg til at vannet vil påvirke de elektriske egenskapene til isolervæsken, vil det elektriske feltet trekke vanndråper til områdene med høyest elektrisk felt (dielektroforese). Det elektriske feltet kan også få vanndråper til å slå seg sammen (elektrokoalesens). Målingene vil detektere delutladninger ("kortslutning" over en liten del av isolasjonen) elektrisk og bevegelse av vanndråper gjennom videomikroskopi. Resultatene vil gi kunnskap om sannsynligheten for feil, slik som elektrisk gjennomslag, i komponenter som bruker isolervæsker for isolasjon.

Ved SINTEF Energi arbeider vi for tiden med et større prosjekt som søker å utvikle høyspenningskonnektorer for bruk under vann, finansiert av norsk og internasjonal elkraftindustri, samt Norges Forskningsråd. Prosjektet blir ansett som viktig i arbeidet med undervanns kraftforsyning. Arbeidet i sommerjobben vil inngå som en del av dette prosjektet. Det vil være mulig å videreføre arbeidet som prosjekt- og masteroppgave i samarbeid med SINTEF Energi.

Mikroskopbilde fra oppsettet som skal brukes i sommerjobben. Øverst i bildet sees spissen (på høyspenning) og nederst et jordet plan. Oppsettet er fylt med isolervæske (gult). De elektriske feltlinjene er skissert i rødt. I isolervæsken sees vanndråper som beveger seg i det elektriske feltet.

Oppgaven består i å

  • Sette seg inn i problemstillingen
  • Utføre elektriske målinger (delutladninger) og andre målinger på isolerevæsker under høyspenning
  • Analysere og tolke måledataene
  • Formidle resultatene (muntlig og evt. skriftlig i form av en rapport)

Det vil bli gitt en grundig innføring i arbeidet som skal gjøres. Hovedtyngden vil bli på den eksperimentelle delen (målinger).

Forutsetninger

  • Interesse for praktisk arbeid og laboratoriearbeid
  • Interesse for elkraft- og måleteknikk
  • Arbeidet vil passe godt for studenter med bakgrunn fra energi og miljø, fysikk eller nanoteknologi, men andre studieretninger kan også være aktuelle

Medveiledere Gunnar Berg   og   Sverre Hvidsten