Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Conductivity measurement of plaque samples obtained from the insulation of high voltage extruded cables
ABB AB, High Voltage Cables, Karlskrona, Sweden.ORCID iD: 0000-0003-1393-9511
ABB AB, High Voltage Cables, Karlskrona, Sweden.
ABB Power Products, Sweden.
2015 (English)In: Nordic Inslu. Symp., 2015Conference paper (Refereed)
Place, publisher, year, edition, pages
2015.
National Category
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-180838OAI: oai:DiVA.org:kth-180838DiVA: diva2:897246
Conference
Nord-IS 25, Copenhagen, Denmark, 2015
Note

NV 20160125

Available from: 2016-01-25 Created: 2016-01-25 Last updated: 2016-01-25Bibliographically approved
In thesis
1. Characterization of Conduction and Polarization Properties of HVDC Cable XLPE Insulation Materials
Open this publication in new window or tab >>Characterization of Conduction and Polarization Properties of HVDC Cable XLPE Insulation Materials
2016 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

Since its first introduction in 1998, extruded direct current (DC) cable technology has been growing rapidly leading to many cable system installations with operation voltages up to 320 kV. Cable manufacturers invest heavily on technology development in this field and today extruded DC cable systems for operation voltages as high as 525 kV are commercially available.

The electrical field distribution in electrical insulation under DC voltage is mainly determined by the conduction physics, therefore a good understanding of the DC conduction is necessary. In case of Cross-linked Polyethylene (XLPE) insulation, the presence of the peroxide decomposition products (PDP) is believed to influence its electrical properties. The PDP are volatile and therefore they may diffuse out of the samples during sample preparation and testing. Besides, the morphology of the XLPE is known to evolve over time even at moderate temperatures. Since the material may change during preparation, storage and even measurement, the procedure during all stages of the study should be chosen carefully.

In this work, the physics of the dielectric response and conduction in XLPE is briefly discussed. The existing measurement techniques relevant to characterization of DC conduction in XLPE insulation materials are reviewed. The procedure for high field DC conductivity measurement is evaluated and recommendations for obtaining reproducible results are listed. Two types of samples are studied, i.e. thick press molded samples and thick plaque samples obtained from the insulation of in-factory extruded cables. For press molded samples, the influence of the press film used during press molding and the effect of heat-treatment on the electrical properties of XLPE and LDPE are studied. High field DC conductivity of XLPE plaque samples is measured with a dynamic electrode temperature to simulate the standard thermal cycles.

Investigations show that using PET film during press molding leads to higher apparent DC conductivity and dielectric losses when compared to using aluminum foil. The influence of heat-treatment is different depending on the press film. High field DC conductivity measurements and chemical composition measurement of samples obtained from the cable insulation are in good agreement with the results obtained from the full scale measurements. Finally a non-monotonic dependence of apparent DC conductivity to temperature of some samples pressed with PET film is discovered which to the author’s best of knowledge has not been previously reported in the literature.

Abstract [sv]

Sedan det första införandet i 1998 har extruderad likspänning (DC) kabeltekniken vuxit snabbt och har lett till många existerande kabelsysteminstallationer med driftspänningar upp till 320 kV. Kabeltillverkare investerar kraftigt i teknikutveckling inom detta område och idag finns extruderade DC kabelsystemen tillgängliga för driftspänningar så höga som 525 kV.

Elektrisk fältfördelning i isolationsmaterial under hög DC spänning, beror framförallt på materialets elektriska ledningsfysik, därför är en bra förståelse av DC ledningsförmåga nödvändig. Isolationsmaterial av tvärbunden polyeten (PEX) innehåller tvärbindningsrestgaser som tros påverka materialets elektriska egenskaper. Restgaserna är flyktiga och kan diffundera bort från proven under preparering och mätning, även under måttliga temperaturer. PEX materialets morfologi ändras även med tiden. Med tanke på att materialet kan ändras under provpreparering, lagring och även vid mätning, så måste samtliga steg ovan väljas mycket försiktigt.

I detta arbete diskuteras grundläggande fysik för dielektrisk polarisering och ledningsförmåga i PEX-isolation tillsammans med granskning av existerande mätteknik relevant för karakterisering av ledningsförmåga i PEX. Procedurer för mätning av DC ledningsförmåga under höga elektriska fält är undersökta och rekommendationer för reproducerbar mätningar är framtagna. Två typer av prover är studerade, tjocka pressade plattor och tjocka plattor som ursvarvats från kommersiell tillverkade högspänningskablar. För pressade plattor, studerades effekten utav press-filmens påverkan på de elektriska egenskaperna hos PEX och LDPE. Påverkan av värmebehandling på DC ledningsförmåga av PEX plattor studerades också. Slutligen studerades DC ledningsförmåga av PEX och LDPE plattor under höga DC fält och med dynamisk temperatur på elektroderna med syftet att efterlikna standardvärmecyklingar.

Undersökningarna visade att användningen av PET filmer under pressning av plattor ledde till högre DC ledningsförmåga och högre dielektriska förluster i proven i jämförelse med användning av aluminiumfolie. Påverkan utav värmebehandling är olika beroende på typ av film som används pressningen. Det finns en stark korrelation mellan resultaten från DC konduktivitet och kemisk komposition mätningar från plattor skaffat från kabelisolation och resultaten från fullskaliga kabelmätningar. Slutligen, upptäcktes ett icke monotont beroende av DC konduktivitet hos PEX och LDPE plattor på temperatur som tidigare inte rapporterats i litteraturen.

Place, publisher, year, edition, pages
Stockholm: KTH Royal Institute of Technology, 2016. ix, 66 p.
Series
TRITA-EE, ISSN 1653-5146 ; 2015:119
Keyword
HVDC insulation, power cable insulation, cross-linked polyethylene insulation, conductivity, dielectric losses, space charge, HVDC isolation, kraftkabel isolation, tvärbunden polyeten isolationsmaterial, elektrisk ledningsförmåga, dielektriska förluster, rymdladdning
National Category
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering
Research subject
Electrical Engineering
Identifiers
urn:nbn:se:kth:diva-180809 (URN)978-91-7595-831-6 (ISBN)
Presentation
2016-02-05, Q22, Osquldas Väg 6B, Kungl Tekniska Högskolan, Stockholm, 13:00 (English)
Opponent
Supervisors
Funder
A multiscale, cross‐disciplinary approach to the study of climate change effect on ecosystem services and biodiversity
Note

QC 20160125

Available from: 2016-01-25 Created: 2016-01-22 Last updated: 2016-01-25Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text

Search in DiVA

By author/editor
Ghorbani, Hossein
Other Electrical Engineering, Electronic Engineering, Information Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

Total: 66 hits
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link