Til hovedinnhold

140-5 Vann i isolerende væske

140-5 Vann i isolerende væske

Vann i elektrisk isolerende væske for trykkompanserte systemer

Mikroskopbilde av streamer i isolervæske. Nåla (veldefinert, smalt svart felt øverst i bildet) har høyt elektrisk potensial relativt til planet (bredt svart felt nederst i bildet). Det høye elektriske feltet har gitt opphav til en streamer, en elektrisk ladet gasskanal, som vokser fra nåla mot planet med mange forgreininger. Om streameren vokser langt nok til å nå planet oppstår det et elektrisk gjennomslag ("kortslutning"). (Bilde: Torstein Grav Aakre, SINTEF Energi)

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, der isolervæsken også er viktig for å kompensere trykket fra vannet rundt. Når elkraftkomponenter brukes under vann er det nærmest uunngåelig at noe vann over tid vil trenge inn i komponenten og blande seg med isolervæsken. Vann er en dårlig elektrisk 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 figuren). En slik geometri gir opphav til 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, vil det elektriske feltet trekke vannet til områdene med høyest elektrisk felt (dielektroforese), noe som også kan føre til at det dannes vanndråper (elektrokoalesens). Målingene vil detektere delutladninger ("kortslutning" over en liten del av isolasjonen) som oppstår ved høye elektriske felt både elektrisk og gjennom mikroskopi. Resultatene vil gi kunnskap om sannsynligheten for feil, slik som elektrisk gjennomslag, i undervanns elkraftkomponenter som bruker isolervæsker som del av det elektriske isolasjonssystemet.

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 mulighet for å videreføre arbeidet i prosjekt- og masteroppgave ved NTNU.

Oppgaven består i:

  • 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)

Forutsetninger

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

Søknadsprosedyre

Søknadsfristen gikk ut 28. februar.


 

Medveiledere

Navn
Gunnar Berg
Tittel
Forsker
Telefon
924 58 111
Avdeling
Elkraftteknologi
Kontorsted
Trondheim
Company
SINTEF Energi AS