Ph.D.-projekt (Erhvervsforsker)
ved Claus Nygaard Rasmussen
Forsvar:
Dato:
Onsdag d. 28. Januar 2004
Bedømmelsesudvalg:
Professor Gian Carlo Montanari,
University of Bologna, Italy
Manager Søren Damsgaard Mikkelsen,
Professor Ole Tønnesen (Formand),
Ørsted·DTU
Ordstyrer:
Lektor Arne Hejde Nielsen,
Projektperiode:
1/12-2000 til 1/12-2003
Vejledere:
Joachim Holbøll, Ørsted·DTU
Mogens Henriksen, Ørsted·DTU
Samarbejdspartner:
NKT Research A/S
Projekt beskrivelse:
Projektet udføres som et erhvervsforskerprojekt med NKT Research A/S som industripart. Ca. halvdelen af arbejdet udføres hos NKT og den anden halvdel på ELTEK.
Hos NKT skal der fremstilles prøveemner og udføres diverse analyser. Vha. en såkaldt compounder kan der tilsættes forskellige additiver til polymeren, hvorefter der kan fremstilles plane prøveemner i en presse eller ekstruderede prøveemner. Basispolymeren kan også varieres. På ELTEK udføres målinger på rumladnings opbygningen, dels vha. den såkaldte Laser Induced Pressure Pulse (LIPP) metode der anvendes til måling på ekstruderede prøveemner og dels vha. Pressure Electro Acoustic (PEA) metoden der anvendes til måling på plane emner.
Desuden skal der foretages målinger af konduktivitet som funktion af temperatur og elektrisk felt, i første omgang på plane emner og senere på ekstruderede emner.
Projektet har til formål at finde frem til hvilke mekanismer der ligger til grund for opbygningen rumladninger i polymer-isolation til HVDC kabler og at udnytte denne viden til at finde frem til et egnet materiale der kan bruges som ekstruderbar isolation til disse kabler. Med baggrund i de fundamentale sammenhænge opbygges en numerisk model af et isolationssystem.
Beregningsresultaterne fra modellen sammenholdes med målinger af rumladningsfordelinger og konduktivitet, dels i plane emner og dels i ekstruderede emner. Målingerne danner basis for en "feedback" proces hvor resultaterne bruges til at vurdere hvilke parametre der skal ændres for at tilnærme sig det perfekte materiale. Disse parametre ændres så i den numeriske model. Hvis modelberegningerne viser at en bestemt materialekomposition er særligt fordelagtig, fremstilles der prøveemner med denne materialekomposition og der foretages elektriske og/eller kemiske tests på disse.
Når det er interessant at udvikle et plastmateriale der kan anvendes til ekstrudering af jævnstrøms-højspændingskabler er det fordi plastisolerede kabler har flere fordele frem for de nuværende olie-papir isolerede kabler. De er dels enklere og derfor billigere at fremstille, desuden har man ikke problemer med olie der skal cirkuleres i kablet. Der er også miljømæssige fordele ved plastisolation, der løber ikke olie ud hvis der går hul på kablet.
Når der findes frem til et lovende materiale skal der udføres elektriske tests på dette. Falder disse tests heldigt ud har man en ny kandidat til et ekstruderbart isolationsmateriale til HVDC kabler.
Formålet med modellen er dels at verificere/understøtte måleresultaterne, dels er at anvende dem til at foretage numeriske "simulationer" af et isolationssystem under forskellige termiske og elektriske forhold fx liggende i jorden sammen med andre kabler under varierende belastning og med skiftende polaritet. På denne måde kan der hurtigt udføres mange simuleringer og forskellige parametre kan ændres (i nogle tilfælde ud i det ekstreme) for at se hvilke konsekvenser det har for ladningsopbygning, feltfordeling osv.
Et andet vigtigt formål med modellen er at danne basis for en dybere forståelse af hvilke mekanismer der ligger til grund for ladningsopbygning og ujævn feltfordeling i kabelisolationen. Denne forståelse skal så bruges til at finde de rigtige additiver og/eller konditioneringsmetoder for isolationsmaterialet.
Links
• ORBIT database