Til hovedinnhold

Væskeisolasjon har lenge vært benyttet i elektriske høyspenningsapparater, slik som kraft- og distribusjonstransformatorer, høyspenningskabler, kondensatorer, brytere og gjennomføringer. Når nye isolasjonsvæsker presenteres for markedet er det nødvendig å kunne karakterisere deres elektriske isolasjonsegenskaper.

Overslagsmekanismer i væsker
I dag brukes forenklede og standardiserte testmetoder for elektrisk holdfasthet (for eksempel ved IEC) som gir et begrenset tolkningsgrunnlag. Vi jobber både eksperimentelt og teoretisk med overslagsmekanismer i væsker under ulike elektriske, fysiske og kjemiske påkjenninger for å få en bedre forståelse for fenomenet som leder til elektrisk gjennomslag i en væske.

Dannelse av plasmakanaler
For en ren væske er evnen til å motstå høye elektriske feltpåkjenninger bestemt av dens kjemiske struktur ettersom den påvirker konverteringen av elektrostatisk energi til varme. En konsentrert oppvarming gir en kritisk faseovergang i væsken og i kombinasjon med gassutladninger dannelsen av mikrometertykke plasmakanaler. Plasmakanalene forlenges i feltretningen med hastigheter på flere kilometer i sekundet og kan i verste fall kortslutte spenningsgapet. På det internasjonale fagspråket kalles de for ”streamere”, og dannes i områder hvor den elektriske feltpåkjenningen er meget stor, som for eksempel ved spisse metalliske gjenstander.

Under kontrollerte forhold kan de kortlevde kanalene studeres ved for eksempel skyggebildeteknikk eller ved å studere utsendt lys, noe som krever presis timing samt god romlig oppløsning. Fra følsomme elektriske målinger anslår vi også energien som omsettes kontinuerlig eller diskontinuerlig i kanalen, mens fra emisjons-spektroskopi anslås gassens temperatur, tetthet og ioniseringsgrad relativ de mest lyssterke tidspunktene i forløpet.  

Elektron-reaktive molekyler
Doktorgradsarbeidet har vært fokusert på streamere i ren sykloheksan der ulike elektron-reaktive molekyler har blitt tilsatt. Dette endrer propageringsegenskapene til streameren og gir en bedre forståelse av rollen til elektron-molekyl interaksjoner i de raske prosessene i fronten av kanalen ansvarlig for å forlenge denne gjennom væsken.

Slike prosesser er sterkt avhengig av energien til de overflødige elektronene i væsken, og er bestemt av størrelsen på det elektriske feltet. Teoretisk har man begrensede muligheter til å beskrive tilstanden til elektroner frigjort i eller tilført en væske, noe som i lengre tid har medført diskusjoner angående elektronenes rolle som energiomsetter under ekstreme felt-påkjenninger.

Ulike moder
Ved for eksempel å studere effekten av molekyler som i gassform reagerer ulikt med lav- og høyenergetiske elektroner, har vi tydeliggjort ulike mekansimer for forskjellige kategorier av streamere, tradisjonelt definert gjennom, ulike ”streamer-moder”. For elektroteknologiske applikasjoner ansees noen moder å være av større risiko for havari enn andre, så en ønsker å kunne ha større kontroll på hvilke moder som opptrer ved bestemte geometrier og elektriske spenninger.

Professor Steven A. Boggs (t v) som er leder for Electrical Insulation Research Center (EIRC) ved University of Connecticut, USA, var første opponent under disputasen. Her diskuterer han utfordringer knyttet til følsomhet i elektrisk målesystem med doktoranden. Foto: Lars Lundgaard 
 

 

Doktorgradsstudiet på Institutt for Kjemi ved Fakultet for naturvitenskap og teknologi, NTNU, er ved veis ende. Etter doktordisputasen i november 2008 kan Stian Ingebrigtsen føye Ph D (Philosophiae Doctor) til navnet sitt. Foto: privat

 


Se også:
Gjennomslagsmekanismer i oljeisolasjon