МУЛЬТИФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОБЛАСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ В ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ (ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ)

А.Д. Подольцев; И.Н. Кучерявая

№ 3 (2015), Теоретична електротехніка та електрофізика

№ 3 (2015)

Теоретична електротехніка та електрофізика

МУЛЬТИФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОБЛАСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ В ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ (ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ)

Опубліковано 2015-04-28

А.Д. Подольцев⁺⁻
И.Н. Кучерявая⁺⁻

А.Д. Подольцев

Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна

И.Н. Кучерявая

Інститут електродинаміки НАН України, пр. Перемоги, 56, Київ, 03057, Україна

ARTICLE_1_PDF

Ключові слова

multiphysics processes
cross-linked polyethylene insulation
treeing structure
electromechanical stress
three-dimensional computer modeling мультифизические процессы
сшито-полиэтиленовая изоляция
триинговые структуры
электромеханические напряжения
трехмерное компьютерное моделирование

Як цитувати

[1]

Подольцев, А. і Кучерявая, И. 2015. МУЛЬТИФИЗИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ОБЛАСТИ ВКЛЮЧЕНИЯ В ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВОГО КАБЕЛЯ (ТРЕХМЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТ). ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА. 3 (Квіт 2015), 003.

Анотація

Исследованы трехмерные распределения электрического поля, электрических сил, температуры и электромеханических напряжений в микрообласти полиэтиленовой изоляции с включениями в виде упрощенных триинговых структур. Определены количественные зависимости этих характеристик от формы включений. Компьютерное моделирование выполнено методом конечных элементов. Результаты моделирования подтверждены экспериментально. Получил объяснение один из механизмов разрушения изоляции на микроуровне, связанный с действием электрической силы, всесторонне сжимающей включения, и c локализацией электромеханических напряжений на полюсах включений и вершинах каналов триингов. Результаты представляют практический интерес в связи с внедрением в последнее время в энергосистемы Украины кабелей со сшито-полиэтиленовой изоляцией на напряжение до 330 кВ. Библ. 14, рис. 6, табл. 1.

ARTICLE_1_PDF

Посилання

Kucheriavaia I.N. Computer analysis of electromechanical stress in polyethylene insulation of power cable at available micro-inclusion // Tekhnichna Elektrodynamika. – 2012. – № 5. – Pp. 10–16. (Rus)

Landau L.D., Livshits E.M. Electrodynamics of continuous media. – Moskva: Nauka, 1982. – 621 p. (Rus)

Makarov E.F. Handbook on electric networks of 0,4–35 kV and 110–1150 kV. Vol. 3. – Мoskva: Papirus-Pro, 2004. – 688 p. (Rus)

Меshchanov G.I., Shuvalov M.Yu., Kamenskii M.K., Obraztsov Yu.V., Ovsienko V.L. Cables for voltage of 10–500 kV: state and prospects for development (analysis, forecast, investigation) // Kabeli i provoda. – 2008. – № 5 (312). – Pp. 32–38. (Rus)

Kyrylenko О.V., Podoltsev О.D., Kondratenko І.P., Кucheriava I.M., Chekhun V.F., Bondar V.V., Lukiyanova N.Yu., Todor І.M. Method for measurement of magnetic permeability of ferrofluids and device for its realization. Patent UA 72030 Ukraine, МPК H01 F 7/02, 2012. (Ukr)

Comsol multiphysics modeling and simulation software. – Available at: http://www.comsol.com/

Dissado L.A., Wolfe S.V., Fothergill J.C. A study of the factors influencing water tree growth // IEEE Trans. on Electrical Insulation. – 1983. – Vol. 18. – Pp. 565–576.

Martin C.P., Vaughan A.S., Sutton S.J. The thermomechanical behaviour of crosslinked polyethylene cable insulation material // 2003 Annual Report IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. – USA, Albuquerque, 19–22 Oct 2003. – Pp. 88–91.

Pruitt L., Hermann R., Suresh S. Fatigue crack growth in polymers subjected to fully compressive cyclic loads // Journal of Materials Science. – 1992. – Vol. 27. – No. 6. – Pp. 1608–1616.

Wang Q., Niu Х., Pei Q., Dickey M.D., Zhao X. Electromechanical instabilities of thermoplastics: Theory and in situ observation // Applied Physics Letters. – 2012. – Vol. 101. – Is. 14. – Pp. 141911–141911-4.

Wang Z., Marcolongo P., Lemberg J.A., Panganiban B., Evans J.W., Ritchie R.O., Wright P.K. Mechanical fatigue as a mechanism of water tree propagation in TR-XLPE // IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. – 2012. – Vol. 19. – No. 1. – Pp. 321–329.

Werellius P., Tharning P., Eriksson R., Holmger B., Gafvert J. Dielectric spectroscopy for diagnosis of water tree deterioration in XLPE cables // IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. – 2001. – Vol. 8. – No 1. – Pp. 27-42.

Yoshimura N., Noto F., Kikuchi K. Growth of water trees in polyethylene and silicone rubber by water electrodes // IEEE Trans. on Electric Insulation. – 1977. – Vol. 12. – Pp. 411–416.

Zheng X., Chen G., Davies A.E., Sutton S.J. The influence of survival mechanical stress and voltage frequency on electrical tree in XLPE // 2002 Annual Report IEEE Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena. – Mexico, 20–24 Oct. 2002. – Pp. 955–958.