Ключові слова
XLPE insulation
superhigh-voltage cable
water micro-inclusions
electric current
surface forces
stressed volume електричне поле
ЗПЕ ізоляція
надвисоковольтний кабель
водні мікровключення, електричний струм
поверхневі сили
напружений об’єм
Як цитувати
Анотація
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 електричного 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.
Посилання
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)
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.
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.
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.
Podoltsev А.D., Kucheriava I.N. Multiphysical modeling of electrical devices. Tekhnichna Elektrodynamika. 2015. No 2. Pp. 3–15. (Rus)
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.
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.
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.
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.
Landau L.D., Livshitz E.M. Electrodynamics of continuous media. Moskva: Fizmatlit, 2003. 560 p. (Rus)
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)
Comsol Inc. Burlington, MA. URL: https://www.comsol.com (Accessed at 15.12. 2017).
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2022 Array