I alt 144 komposittplater og 18 rør fra de tre stolpeleverandørene ble testet på SINTEF Byggforsk, med en såkalte Nortest-metoden. Foto: SINTEF Energi

SINTEF-forskere advarer mot at komposittstolper kan bli antent av lekkasjestrøm dersom fukt har trengt inn i stolpene.

Dette går frem av grundige tester som er utført i det største FoU-prosjektet som er gjort her i landet for å undersøke påliteligheten til komposittstolper. Ifølge forskerne må det tas forholdsregler under transport og montering av stolpene for å unngå fukt.  

Undersøkelsen konkluderer med at komposittstolper har gode mekaniske og elektriske egenskaper, men også slike stolper blir svekket med økende levetid. Energiteknikk omtaler prosjektet i sin siste utgave.

Komposittstolper fra tre leverandører, Jerol, Europole og Rstandard fra Melbye Skandinavia, er blitt grundig testet og analysert av forskere fra SINTEF Energi. Det har skjedd i et flerårig FoU-prosjekt med deltakelse fra i alt tretten nettselskap, Energi Norge, REN og stolpeleverandørene Skandinavia og Br. Berntsen.

Prosjektet er ferdig og resultatene blir lagt frem på et møte med deltakerne i prosjektet i dag. Energiteknikk har intervjuet lederen for prosjektet, forsker Steinar Refsnæs ved SINTEF Energi og forsker Kristian Thinn Solheim, som har jobbet spesielt med de elektriske testene. Solheim holdt et innlegg om dette under REN Temadager i forrige måned.

Aldring i fokus

Refsnæs påpeker at aldring har stått i fokus for prosjektet.

– Det er en utbredt oppfatning i bransjen av at komposittstolper er fremtiden, noen har vel ment at slike stolper nærmest har ubegrenset levetid.

Han viser til at er stor usikkerhet knyttet til hvilke egenskaper komposittstolper har, de har jo bare stått i nettet i noen få år, så erfaringene er høyst begrenset. Det er følgelig et stort behov for mer kunnskap.

– Ingen komponenter i kraftnettet varer evig, heller ikke komposittstolper. Våre undersøkelser viser at det er noen skjær i sjøen, både knyttet til selve materialet og til andre forhold, som transport og montasje av stolpene.

Men i det store og hele bekrefter resultatene av FoU-prosjektet det positive inntrykket av komposittstolper. Vi har ikke funnet noe som er grunnleggende galt med deres egenskaper. Men også komposittstolper vil blir svekket med alderen, intet tre vokser inn i himmelen, sier Refsnæs.

Tåler at det bores hull

SINTEF-forskeren trekker frem tre nøkkelord for å beskrive prosjektet; design, påkjenning og egenskaper.

– Vi har gjort mange vurderinger av hva som vil være riktig utforming med hensyn til mastens bevegelighet, blant annet innfestingen av traversene, sammenføyningen av elementene og fundamenteringen i grunn med ulik stivhet.

I denne forbindelse blir det boret mange hull i masten. Det innebærer å ødelegge noe av komposittmaterialet. Men vi har ikke kunnet påvise at dette har noen signifikant betydning for stolpens mekaniske egenskaper. Slike hull kan imidlertid påvirke mastens elektriske egenskaper dersom det gjør at fuktighet trenger inn i stolpen, fremholder Refsnæs. 

Hvordan aldringen påvirker egenskapene til komposittstolpene, er blitt undersøkt gjennom tester i laboratoriet til SINTEF Byggforsk. Her er det brukt såkalte akselererende aldringstester i den såkalte klimakarusellen. Det er gjort etter Nordtest-metoden, som er utviklet i et nordisk samarbeid for å teste bygningsmaterialer.   

Aldringskarusell

Objekter fra de tre masteprodusenter ble altså aldret i en aldringskarusell i opptil 12 måneder, utsatt for ultrafiolett stråling (UV), varme, vann og kulde (frysing). 12 måneders aldring tilsvarer minst 20-90 år i drift, alt etter hvor i landet man befinner seg. Tine-fryse-syklusene ser ut til å ha størst betydning, men også UV, varme og vann påvirker aldringen av stolpene.

Etter aldringstestene ble objekter som har vært aldret i én måned, fem måneder og tolv måneder plassert i et salttåkekammer sammen med objekter som ikke var aldret. Her ble objektene utsatt for saltmengder som tilsvarer et utsatt kystområde.  

Ulik aldring

– Vi oppdaget stor forskjell mellom de tre produktene og grad av aldring, sier forsker Kristian Thinn Solheim. –På testobjektene som ikke hadde vært utsatt for aldring, fester det seg lite forurensning (hydrofob overflate). Det gjaldt for alle objektene. På de objektene hvor det oppstod sprekkdannelse, typisk etter aldring i fem og tolv måneder, så fester det seg mye forurensning. Her var det forskjell mellom de tre produktene, sier han.

Refsnæs legger til at disse testene viser at disse ytre påkjenningene ikke påvirket egenskapene til komposittstolpene på noen signifikant måte. Likeså fant man at stivheten til stolpene, den såkalte E-modulen heller ikke bli påvirket nevneverdig av aldring, mens styrken til stolpene endret seg noe over tid. Her var det forskjell mellom stolpene fra de tre leverandørene.   

Spor etter krypstrømmer

Etter dette ble de forurensede objektene montert i et klimakammer med tilgang til fuktighet og høyspenning. Objektene ble utsatt for variasjoner i relativ fuktighet tilsvarende 144 døgn i drift.

– Vi klarte ikke å se at de elektriske egenskapene ble forringet på grunn av aldringen. Men vi så at fuktighet i masteveggen hadde mye å si for de elektriske egenskapene, sier Solheim.

Han legger til at tørre master ikke ga utslag for de påtrykte spenningene. – Men når veggen hadde tatt til seg fuktighet, så vi tydelige spor etter krypestrømmer på noen av objektene. Dette var uavhengig av hvor mye de var aldret.

Ikke overrasket

Refsnæs ble ikke overrasket over at det kan oppstå fukt i komposittmaterialet som gjør at deres isolasjonsevne svekkes og det kan oppstå krypstrømmer. ­ Gjennom sitt arbeid i Cigré hadde han hørt om slike krypstrømmer i komposittstolper i California. Det er også eksempler på at komposittbarduner har tatt fyr som følge av strømgjennomgang.

– På 1980-tallet testet vi isolatorer i komposittmateriale der det oppsto ødeleggende innvendige strømmer som følge av fukt i materialet. Disse lekkasjestrømmene har med seg små energimengder. Men strømtettheten er stor, og når strømmen går langs én eller få fibre, kan disse lett bli antent.

Kompositten ble forkullet

Refsnæs opplyser at stolper fra to av leverandørene, Jerol og Europole, var mer eller mindre forkullet som følge av lekkasjestrøm da det ble kjørt elektriske tester, mens dette ikke skjedde med Rstandard-stolpen fra Melbye Scandinavia.  Det var kommet fukt inn i de to andre forsøksobjektene under pålegging av saltforurensning. På mastene som var tørket så man betydelig mindre spor etter slike lekkasjestrømmer.

SINTEF-forskeren understreker at dette bare skjer når det er fuktighet i materialet. Testene viser at det ikke vil være slike ødeleggende lekkasjestrømmer på komposittstolper som er utsatt for aldring som følge av klimatiske påkjenninger, selv om disse vil forårsake sprekker i overflaten på stolpene.

Må ta forholdsregler

– Det gjelder å ta forholdsregler under transport og montasje for å unngå at fukt trenger inn i stolpene. Du må være nøye med forseglingen av alle kuttflater, påpeker Refsnæs. Han legger til at problemet med antenning ikke gjaldt for den ene stolpetypen, så de andre leverandørene bør nok se nærmere på materialvalg og hvordan stolpene blir produsert. 

– Vi har gjennomført ganske tøffe aldringstester, og det er disse som skiller kvinten fra hveten, hvilke produkter som har styrker og svakheter. Men vi er ikke ut etter å slakte produkter og montasjemetoder. Vår hensikt er å finne svakhetene, slikt at man kan forbedre seg, sier forsker Steinar Refsnæs ved SINTEF Energi.