Ключові слова
medium voltage
cross-linked polyethylene (XLPE) insulation
semiconducting shield
typical defects
insulation ageing
electric field
computer modeling силовий кабель
середня напруга
зшито-поліетиленова (ЗПЕ) ізоляція
напівпровідні екрани
характерні дефекти
старіння ізоляції
електричне поле
комп’ютерне моделювання
Як цитувати
Анотація
За допомогою комп’ютерного моделювання проведено дослідження електричного поля в зшито-поліетиленовій ізоляції кабелю середньої напруги (10 кВ) з типовими дефектами напівпровідних ізоляційних шарів. Дефекти пов’язані з технологічними відхиленнями, експлуатаційними умовами, електричним старінням та навантаженням навколишнього середовища. Модель побудовано в квазіелектростатичному наближенні для осесиметричного представлення кабелю. Розглянуто також об’ємний дефект з порушенням герметизації кабелю, руйнуванням металевого екрана і частини основної ізоляції, у разі чого електричне поле поширюється в оточуюче середовище. Проаналізовано нерівномірність розподілу електричного поля в ізоляції, характер змінення і рівень його посилення залежно від розглянутих дефектів. За результатами чисельного дослідження пояснено причини старіння поліетиленової ізоляції силових кабелів та оцінено ризик наявності розглянутих дефектів для електричної міцності ізоляції і довготривалого надійного функціонування. Бібл. 17, рис. 3.
Посилання
Medium voltage cable global market report 2025. January 2025. URL: https://www.thebusinessresearchcompany.com/report/medium-voltage-cable-global-market-report (Accessed 15.01.2025)
Power cables with cross-linked polyethylene insulation for voltage from 6 to 35 kV. PJSC Yuzhkabel factory. URL: https://electrotorg.biz.ua/userfiles/public/-Кабели-XLPE-6-35-кВ_1.pdf?srsltid=AfmBOorCUI2yXIZrknVdHr3quUBIkGvsr99O9DEpKtuCzOGkpuL0iQz6 (Accessed 15.01.2025)
Power cable diagnostic review, Rapport 2022:903. Energiforsk, December 2022. 72 p. URL: https://energiforsk.se/media/31923/power-cable-diagnostic-review-energiforskrapport-2022-903.pdf
Hernandez-Mejia J.C., Elledge S., Riley C., Ramirez D. Cable quality assurance program. NEETRAC (National Electric Energy Testing, Research and Applications Center), IEEE PES ICC Spring 2023, Denver CO, May 2023. 9 p. URL: https://bpb-us-w2.wpmucdn.com/sites.gatech.edu/dist/6/3800/files/2023/08/CableQA_ICC_Spring2023.pdf (Accessed 23.01.2025)
Zhou C., Yi H., Dong X. Review of recent research towards power cable life cycle management. High Voltage. 2017. Vol. 2. No 3. Pp. 179–187. DOI: https://doi.org/10.1049/hve.2017.0037.
Perkel J., Hernandez-Mejia J.C. Medium voltage cable system partial discharge. Chapter 7. University System of Georgia, Institute of Technology of National Electric Energy Testing, Research and Application Center. Cable Diagnostic Focused Initiative. Georgia Tech Research Corporation, February 2016. 114 p. URL: https://bpb-us-w2.wpmucdn.com/sites.gatech.edu/dist/6/3800/files/2023/09/7-MV-Partial-Discharge-39_with-Copyright.pdf (Accessed 23.01.2025)
Buchholz V. Finding the root cause of power cable failures. URL: http://www.electricenergyonline. com /show_article.php?article=186 (Accessed 13.01.2025)
Abdolall K., Halldorson G. L., Green D. Condition assessment and failure modes of solid dielectric cables in perspective. IEEE Trans. on Power Delivery. 2002. Vol. 17. No 1. Pp. 18–24. DOI: https://doi.org/10.1109/61.974183
Shcherba A.A., Podoltsev O.D., Kucheriava I.M. Electric field of semiconducting screen in power cable with polymer insulation taking into account structural inhomogeneities. Tekhnichna elektrodynamika. 2024. No 5. Pp. 3–11. (Ukr) DOI: https://doi.org/10.15407/techned2024.05.003.
Kucheriava I.M. Electric field enhancement in polyethylene cable insulation with defects. Tekhnichna elektrodynamika. 2018. No 2. Pp. 11–16. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2018.02.011.
Bezprozvannych A.V., Naboka B.G., Moscvitin E.S. Substantiation of electrophysical characteristics of high-voltage power cable semiconducting screens with stitched insulation. Elektrotekhnika i Elektromekhanika. 2010. No 3. Pp. 44–47. URL: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/143339 (Accessed 13.01.2025) (Rus)
Shidlovskii A.K., Shcherba A.A., Zolotarev V.M., Podoltsev O.D., Kucheriava I.M. Extra-high voltage cables with polymer insulation. Kyiv: Institute of Electrodynamics, Ukrainian Academy of Sciences, 2013. 550 p. (Rus)
National Electric Energy Testing, Research & Applications Center. URL: https://neetrac.gatech.edu/ (Accessed 13.01.2025)
Powertech (expertise in performance/type testing, modelling and studies, asset inspection/assessment, and consulting services for the electric utility, OEM, industrial, and clean energy industries). URL: https://powertechlabs.com/ (Accessed 24.12.2024)
Comsol multiphysics modeling and simulation software. URL: http://www.comsol.com/ (Accessed 07.12.2024)
Olsson C.О. Modelling of thermal behaviour of polymer insulation at high electric dc field. Proc. of the 5-th European Thermal-Sciences Conference. The Netherlands, 18–22 May 2008. 8 p. URL: https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=6d9b36c06991948ad13dec8d9c599fc6110f394c (Accessed 13.01.2025)
Ljumba N. High voltage cable insulation systems. Energize, May 2008. Pp. 27–30. URL: https://mycourses.aalto.fi/pluginfile.php/1467725/mod_resource/content/1/High%20voltage%20cable%20insulation%20systems.pdf (Accessed 13.01.2025)
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА