Elektriske isolasjonssystemer og -materialer

Ved design av isolasjonssystemer må flere parametere tas hensyn til som for eksempel effekt av ytre miljø (fukt, temperatur, forurensninger), mekaniske og elektriske påkjenninger samt trykk.

Våre tjenester:
SINTEF har lang erfaring med testing av isolasjonssystemer under realistiske og akselererte forhold. Vi samarbeider med ledende industribedrifter om å utvikle nye/forbedre isolasjonssystemer for et bredt spekter av komponenter (transformatorer, motorer, generatorer, kabler etc.). En viktig forutsetning for dette er våre moderne laboratoriefasiliteter som gjør det mulig å måle en rekke viktige materialdata under reelle forhold for materialene som inngår i isolasjonssystemet (både mekaniske, termiske og elektriske egenskaper). Vi benytter også numeriske verktøy som, basert på gode materialdata, kan gi detaljert informasjon om mekanisk, termisk og elektrisk påkjenning av isolasjonssystemet.

Figur 1: Elektrisk gjennomslag i ren Benzen som følge av at en streamer har krysset gapet mellom en skarp nål-elektrode (øverst i sentrum av bildet) og en plan-elektrode (bunn). Eksperimenter i rene væsker som Benzen er viktige for å forbedre vår kunnskap om denne typen fenomener. Dette bidrar til bedre isolasjonsvæsker til bruk i høyspenningsapparater (for eksempel i transformatorer).

Figur 2: Bildet viser et vanntre som har startet fra en saltpartikkel (nederst i sentrum). Elektriske trær har utviklet seg fra tuppen av vanntreet og inn i vanntreet, delvise gjennomslag av øverste del av isolasjonen har funnet sted (tykke kanaler øverst i bilde). Vanntrær og elektriske trær er viktige degraderingsmekanismer i høyspenningskabler.

Arbeidsoppgaver:

• Forskning på nedbrytning og feilmekanismer for isolasjonssystemer for å finne måter å forlenge levetiden, samt øke påliteligheten til systemene.
• Forskning på effekt av trykk opp til 1000 bar på aldring og havari med samtidig påkjenning av strøm og spenning.
• Materialkarakterisering av materialene som inngår i isolasjonssystemet (elektrisk, termisk, og mekanisk testing).
• Numerisk modellering av isolasjonssystemer for å optimalisere design/finne svakheter som kan være årsak til havari.
• Testing/design av modeller av isolasjonssystem i forkant av utvikling av fullskala isolasjonssystemer.
• Typetesting av fullskala isolasjonssystemer.

Status:

• SINTEF har laboratorier og utstyr for testing av høyspennings AC og DC utstyr og for karakterisering av materialene som inngår i isolasjonssystemene.
• SINTEF har lang erfaring i design av modellsystemer for studier av fenomenene som fører til aldring og havari av isolasjonssystemer.
• I laboratoriene våre har vi trykktanker der hydrostatiske og andre trykktester kan utføres; både på mindre materialprøver og på fullskala utstyr med samtidig påkjent strøm og høyspenning.