Analys av fältfördelning i kabelavslut av linjära och icke linjära material : Analysis of the field distribution in cable termination by linear and nonlinear material

Sammanfattning: I nuläget används XLPE högspänningskablar vid överföring och distribution av elkraft och har en viktig roll i elsystemet. Kraftöverföring som sker över långa sträckor kopplas vidare från en punkt till en annan och sker med hjälp av kabelavslutningar. Dessa kabelavslutningar har en del sårbarheter ”felfunktion i kabelavslut” som påverkar hela elkraftsystemet. En analys och simulering av fältfördelning i kabelavslut genomfördes genom en teoretisk-respektive praktisk del i rapporten. Den teoretiska delen av rapporten genomfördes med hjälp av FEM programmet Comsol Multiphysics. Resultaten visade att den högsta fältkoncentrationen uppstår vid isolationen av kabeln och orsakade felfunktion och sårbarheter. Vid det linjära fallet för den elektriska delen resulterade en hög permittivitet till att potentialen och det elektriska fältet minskades vilket var densamma med låg konduktivitet. För det olinjära materialet ändrade sig konduktiviteten med elektriska fältet och tiden. Temperaturen vid det linjära fallet visade att vid en hög temperatur blev materialet mer ledande och gav ett högt elektriskt fält i halvledaren. I det olinjära fallet minskades materialets ledande. Detta kunde regleras med olika tröskelvärde (Eb) vilket inte kan i det linjära fallet. Den praktiska delen genomfördes i E.ON:s laboratorium för olika typer av kabelavslutningar som testades med 33 kV. Vissa av de provade kabelavslutningarna användes för  provningssyfte och andra plockades ur drift på grund av felfunktion i kabeln. Ett försök för att kontrollera fältkoncentrationen genomfördes i laboratorium och resulterade till en reducerad fältfördelning i kabelavslutning. Resultatet av den praktiska delen visade hur fältkoncentrationen fördelades i kabelavslutning och att fältfördelning ledde till sammanbrott i kabeln.