Ключові слова
solid electrical insulation
gas micro-inclusions
partial discharges
electro-physical characteristics of partial discharges
Simulink model силовий кабель
тверда електроізоляція
газове мікровключення
часткові розряди
електрофізичні характеристики часткових розрядів
Simulink-модель
Як цитувати
Анотація
Розроблено Simulink-модель сучасної полімерної ізоляції силових кабелів з газовим мікровключенням сферичної форми, в якому виникають високочастотні часткові розряди (ЧР). У процесі чисельних розрахунків та дослідженні таких порогових електрофізичних процесів, як ЧР у твердій полімерній ізоляції, враховувалися величина напруги на початку появи ЧР і за його загасанні, залежність падіння напруги на мікровключенні від його розмірів та тривалість часу між розрядами, необхідна для формування у цьому газовому мікровключенні вільних електронів як необхідної умови для появи наступного ЧР. За результатами проведених розрахунків досліджено такі електрофізичні залежності, що виникають під час протікання ЧР, як вплив розмірів включення, амплітуди та частоти прикладеної синусоїдної напруги на вказані характеристики. Виявлено, що у разі збільшення діаметра d газового мікровключення зростають такі число розрядів за період і величина заряду одного ЧР, причому ця величина зростає пропорційно степеневій функції . Під час підвищення напруги на ізоляції кабелю зростає число ЧР за період, що викликає зростання інших характеристик, а у разі збільшеня частоти прикладеної напруги практично пропорційно зростає середнє значення струму ЧР. Отримуючи результати розрахунку рівня ЧР, що виникають у разі прикладання високочастотної напруги, можна отримувати результати для основних характеристик ЧР, що виникають на інших частотах, зокрема на промисловій частоті 50 Гц, прогнозуючи технічний стан ізоляції щодо залишкової тривалості її безаварійної експлуатації. Бібл. 18, рис. 6, табл. 1.
Посилання
Shahsavarian T., Yue Pan, Zhang Z. Review of Knowledge-Based Defect Identification via PRPD Patterns in High Voltage Apparatus. IEEE Access. 2021. Vol. 9. Pp. 77705–77728. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3082858.
Zolotarev V.M., Shcherba М.А., Gurin А.G., Suprunovska N.I., Chopov Ye.Yu., Obozny А.L. Electrotechnological complex for the production of cable systems for voltages up to 400 kV. Kyiv: Pro format, 2017. 594 p. (Rus)
Design of cable lines with a voltage of up to 330 kV. Standard (with changes). SOU-N MEV 40. 1-37471933-49:2011. Kyiv: SE NEC Ukrenergo, 2017. 139 p. (Ukr)
Kumar H., Shafiq M., Kauhaniemi K., Elmusrati M. A Review on the Classification of Partial Discharges in Medium-Voltage Cables: Detection, Feature Extraction, Artificial Intelligence-Based Classification, and Optimization Techniques. Energies. 2024. Vol. 17(5). 1142. DOI: https://doi.org/10.3390/en17051142.
Densley J. Ageing mechanisms and diagnostics for power cables – An overview. IEEE Elect. Insul. Mag. 2001. Vol. 17. No 1. Pp. 14–22. DOI: https://doi.org/10.1109/57.901613.
Eigner A., Rethmeier K. An overview on the current status of partial discharge measurements on AC high voltage cable accessories. IEEE Elect. Insul. Mag. 2016. Vol. 32. No 2. Pp. 48–55. DOI: https://doi.org/10.1109/MEI.2016.7414231.
Shahsavarian T., Shahrtash S.M. Modelling of aged cavities for partial discharge in power cable insulation. IET Sci., Meas. Technol. 2015. Vol. 9. No 6. Pp. 661–670. DOI: https://doi.org/10.1049/iet-smt.2014.0222.
Eyring H. Dielectric breakdown of solids (Whitehead S.). J. Chem. Educ. 1952, 29, 108. DOI: https://doi.org/10.1021/ed029p108.2.
Xiaohua Zhang, Bo Pang, Yaxin Liu, Shaoyu Liu, Peng Xu, Yan Li, Yifan Liu, Leijie Qi, Qing Xie. Review on Detection and Analysis of Partial Discharge along Power Cables. Energies. 2021. 14. 7692. DOI: https://doi.org/10.3390/en14227692.
Norasage Pattanadech, Rainer Haller, Stefan Kornhuber, Michael Muhr. Partial Discharges. Detection, Identification, and Localization. Wiley, 2023. 339 p. DOI: https://doi.org/10.1002/9781119568414.
Albarracin R., Rodriguez-Serna J.M., Masud A.A. Finite-element-analysis models for numerical simulation of partial discharges in spherical cavities within solid dielectrics: A review and a novel method. High Voltage. 2020. Vol. 5. Issue 5. Pp. 556–568. DOI: https://doi.org/10.1049/hve.2019.0392.
Niemeyer L. A generalized approach to partial discharge modeling. IEEE Transactions on Dielectrics and Electrical Insulation. 1995. Vol. 2. Issue 4. Pp. 510–528. DOI: https://doi.org/10.1109/94.407017.
Umar Musa, Abdullahi A. Mati, Abdullahi Abubakar Mas’ud. An improved technique for quantifying PD activity in cross-linked polyethylene (XLPE) power cables. Measurement. 2023. Vol. 211. 112633. DOI: https://doi.org/10.1016/j.measurement.2023.112633.
Illias H., Jian L.T., Ab Haim abu Bakar, Hazlie Mokhlis. Partial Discharge Simulation under Various Applied Voltage Waveforms. IEEE International Conference on Power and Energy (PECon), Kota Kinabalu, Malaysia, 02–05 December 2012. Pp. 967–972. DOI: https://doi.org/10.1109/PECon.2012.6450358.
Bleaney B.I., Bleaney B. Electricity and Magnetism. Oxford, UK: Clarendon Press, 1965. 778 p.
Kuchinskii G.S. Partial discharges in high-voltage structures. Leningrad: Energiya, 1979. 224 p. (Rus)
Shcherba A.A., Vinnychenko D.V., Suprunovska N.I. Scientific concept for the creation of high-voltage electri-cal systems of a resonance type with high-speed control and parametric stabilization of load modes. Tekhnichna Elek-trodynamika. 2024. No 2. Pp. 30–41. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2024.02.030 (Ukr)
Shcherba A.А., Podoltsev O.D., Suprunovska N.І., Vinnychenko D.V. Determing and analysing performance characteristics of high-voltage electrotechnical systems based on a series resonant LC-circuit with a high Q-factor. Tekhnichna Elektrodynamika. 2024. No 1. Pp. 3–11. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2024.01.003 (Ukr)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2024 Array