PDF Печать E-mail

DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.05.022

УДК 621.3.01:537.212

ВПЛИВ ПІДВИЩЕННЯ ГУСТИНИ БЛИЗЬКО РОЗТАШОВАНИХ ВОДНИХ МІКРОВКЛЮЧЕНЬ НА ЕЛЕКТРОФІЗИЧНІ ПРОЦЕСИ В НЕЛІНІЙНОМУ ТВЕРДОМУ ДІЕЛЕКТРИКУ

Журнал Технічна електродинаміка
Видавник Інститут електродинаміки Національної академії наук України
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Випуск № 5, 2018 (вересень/жовтень)
Cторінки 22 – 25

 

Автор
М.А. Щерба*, канд.техн.наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
* ORCID ID : http://orcid.org/0000-0001-6616-4567

 

Визначено деякі особливості електрофізичних процесів, що виникають у твердих діелектричних середовищах у сильних електричних полях в присутності води. На прикладі зшитої поліетиленової ізоляції надвисоковольтних кабелів розраховані підсилення елек-тричного поля, підвищення густини струмів і зростання поверхневих сил в її локальних областях при підвищенні густини близько розташованих водних мікровключень. Використовуючи розроблену математичну модель на основі методу скінченних елементів, розраховано залежності зазначених величин від кількості і взаємних відстаней між включеннями. Продемонстровано, що дроблення мікровключень (тобто збільшення їхньої кількості при незмінному сумарному об’ємі води) збільшує напружений об’єм діелектрика, а також кількість областей підвищеної напруженості і пульсуючих сил. До збільшення збурень поля може призводити також зміна конфігурації сукупності близько розташованих включень, зокрема при зменшенні відстаней між ними. Дроблення мікровключень є небезпечним для діелектрика, оскільки може призводити до їхнього подальшого об'єднання в єдину провідну структуру вздовж поля і призводити до незворотної деградації діелектрика. Бібл. 12, рис. 3.

Ключові слова: електричне поле, ЗПЕ ізоляція, надвисоковольтний кабель, водні мікровключення, електричний струм, поверхневі сили, напружений об’єм.

 

Надійшла                         02.03.2018
Остаточний варіант       15.03.2018
Підписано до друку       16.08.2018



УДК 621.3.01:537.212

ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ПЛОТНОСТИ БЛИЗКО РАСПОЛОЖЕННЫХ ВОДНЫХ МИКРОВКЛЮЧЕНИЙ НА ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В НЕЛИНЕЙНОМ ТВЕРДОМ ДИЭЛЕКТРИКЕ

Журнал Технічна електродинаміка
Издатель Институт электродинамики Национальной академии наук Украины
ISSN 1607-7970 (print), 2218-1903 (online)
Выпуск № 5, 2018 (сентябрь/октябрь)
Cтраницы 22 – 25

 

Автор
М.А. Щерба*, канд.техн.наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев, 03057, Украина,
e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

 

Определены некоторые особенности электрофизических процессов, возникающих в твердых диэлектрических средах в сильных электрических полях в присутствии воды. На примере сшитой полиэтиленовой изоляции сверхвысоковольтных кабелей рассчитаны усиления электрического поля, повышения плотностей токов и рост поверхностных сил в ее локальных областях при повышении плотности близко расположенных водных микровключений. Используя разработанную математическую модель на основе метода конечных элементов, рассчитаны зависимости указанных величин от количества и взаимных расстояний между включениями. Продемонстрировано, что дробление микровключений (т.е. увеличение их количества при неизменном суммарном объеме воды) увеличивает напряженный объем диэлектрика, а также количество областей повышенной напряженности и пульсирующих сил. К увеличению возмущений поля может приводить также изменение конфигурации совокупности близко расположенных включений, в частности при уменьшении расстояний между ними. Дробление микровключений является опасным для диэлектрика, поскольку может приводить к их дальнейшему объединению в единую проводящую структуру вдоль поля и приводить к дальнейшей необратимой деградации диэлектрика. Библ. 12, рис. 3.

Ключевые слова: электрическое поле, СПЭ изоляция, сверхвысоковольтный кабель, водные микровключения, электрический ток, поверхностные силы, напряженный объем.

 

Поступила                               02.03.2018
Окончательный вариант     15.03.2018
Подписано в печать             16.08.2018



Література

1. Shcherba A.A., Podoltsev A.D., Kucheriava I.M. Electromagnetic processes in 330 kV cable line with polyethylene insulation. Tekhnichna Elektrodynamika. 2013. No 1. Pp. 9–15. (Rus)
2. Wang W., Tao W., Ma Z., Liu J. The mechanism of water tree growth in XLPE cables based on the finite element method. Proc. IEEE Intern. Conf. on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Chengdu, China, 19-22 September 2016. Pp. 1–4.
3. Shcherba M.A. Multi-physical processes during electric field disturbance in solid dielectric near water micro-inclusions connected by conductive channels. IEEE Intern. Conf. on Intelligent Energy and Power Systems (IEPS), Kyiv, Ukraine. 2016. Pp. 1-5.
4. Kurihara T., Okamoto T., Hozumi N., Miyajima K., Uchida K. Evaluation of relationship between residual charge signal and AC breakdown strength of water-tree degraded XLPE cables removed from service using. IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 2017. Vol. 24(1). Pp. 656–665.
5. Podoltsev А.D., Kucheriava I.N. Multiphysical modeling of electrical devices. Tekhnichna Elektrodynamika. 2015. No 2. Pp. 3–15. (Rus)
6. Burkes K.W., Makram E.B., Hadidi R. Water Tree Detection in Underground Cables Using Time Domain Reflectometry. IEEE Power and Energy Technology Systems Journal. 2015. Vol. 2(2). Pp. 53–62.
7. Shcherba М.А., Zolotarev V.M., Belyanin R.V. The comparison of electric field perturbations by water inclusions in linear and nonlinear XLPE insulation. IEEE Intern. Conf. on Computational Problems of Electrical Engineering (CPEE), Lviv, Ukraine. 2015. Pp. 188-191.
8. Tokoro T., Nagao M. and Kosaki M. High Field Dielectric Properties and ac Dissipation Current Waveforms of Polyethylene Film. IEEE Trans. on Electrical Insulation. 1992. Vol. 27. No 3. Pp. 482–487.
9. Boggs S.A. Semi-empirical high-field conduction model for polyethylene and implications thereof. IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 1995. Vol 2.1. Pp. 97–106.
10. Landau L.D., Livshitz E.M. Electrodynamics of continuous media. Moskva: Fizmatlit, 2003. 560 p. (Rus)
11. Shcherba M.A. Force interaction between close placed conducting micro-inclusions in dielectric medium in external electric field. Tekhnichna Elektrodynamika. 2012. No 3. Pp. 11–12. (Rus)
12. Comsol Inc. Burlington, MA. URL: https://www.comsol.com (Accessed at 15.12. 2017).