1. JCPEE
  2. Всі випуски
  3. Випуск 6, Номер 2, 2016
  4. Вплив водних триїнгів конфігурації "нитка перлів" на розподіл електричного поля, струму та напруженого об’єму в зшитій поліетиленовій ізоляції

Вплив водних триїнгів конфігурації "нитка перлів" на розподіл електричного поля, струму та напруженого об’єму в зшитій поліетиленовій ізоляції

JCPEE.
2016;
Випуск 6, Номер 2
: pp. 107-113
Автори:
  1. Максим Щерба
1
Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

Досліджувались процеси, які виникають в локальних областях зшитої поліетиленової (ЗПЕ) ізоляції кабелів надвисокої напруги під час проростання водних триїнгів між наявними у ній близько розташованими водними мікровключеннями. Згідно з сучасними експеримен­таль­ними даними водні триїнги в ЗПЕ мають не суцільну ци­ліндричну форму, як вважалося раніше, а складається з близько розташованих нано-розмірних включень сфероїд­ної форми з тонкими нано-розмірними водними каналами між ними (конфігурація "нитка перлів"). Збурення ЕП біля такого триїнгу, може значно відрізнятися від розподілу бі­ля суцільного, тому в роботі було виконане математичне моделювання та аналіз розподілу напруженості електрик­них полів, зміни напружених об’ємів та густин струмів в ЗПЕ ізоляції біля мікровключень конфігурації "нитка пер­лів". Моделювалися ситуації появи в ізоляції між мік­ро­включеннями нанотріщин, їх часткове або повне запов­нен­ня водою, тобто утворення каналів водних триїнгів з різ­ною провідністю. Показано, що проростання між включен­нями водних триїнгів і збільшення їх провідності при­во­дить до об’єднання включень у єдину провідну структуру, яка сильніше збурює електричне поле. Визначено зако­но­мірності збільшення напруженості електричного по­ля (яка характеризує швидкі детерміновані механізми деградації), збільшення напруженого об’єму (який характеризує повільні стохастичні механізми деградації) і збільшення густини струму в локальних областях (яка характеризує перегріви ізоляції). Отримані результати корисні для аналізу взаємопов’язаних процесів деградації ЗПЕ ізоляції та для оцінки її ресурсу під час тривалого використання.

electric field
XLPE
моделювання
water micro-inclusions
water tree
розклад
  1. R. Bodega, G.C. Montanari, and P. Morshuis, "Con­duction current measurements on XLPE and EPR insulation", Electrical Insulation and Dielect­ric Phenomena, pp. 101–105, 2004
  2. L. Dissado and J. Fothergill, Electrical degradation and breakdown in polymers, IEEE Materials and Devices. Series 9. London, UK: Peregrinus, 1992.
  3. S. Hvidsten, E. Ildstad, J. Sletbak, and H. Faremo, "Understanding water treeing mechanisms in the development of diagnostic test methods", IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation, no. 5(5), pp. 754–760, 1998.
  4. T. Kurihara, T. Okamoto, M.H. Kim, N. Hozumi, and T. Tsuji, "Measurement of residual charge using pulse voltages for water tree degraded XLPE cables diagnosis", IEEE Trans. on Dielectrics and Elect-rical Insulation, no. 21(1), pp. 321–330, 2014.
  5. L.D. Landau and Е.М. Lifshyts, Electrodynamics of continuums, Мoscow, USSR: Nauka, 1980. (Russian)
  6. H. Matsuba and E. Kawai, "Water tree mechanism in electrical insulation", IEEE Trans. Power Appa-ratus and Systems, no. 95(2), pp. 660–670, 1976.
  7. J.J. O'Dwyer, The theory of electrical conduction and breakdown in solid dielectrics, Oxford, UK: Clarendon Press, 1973.
  8. H.A. Pohl and A.H. Pohl, Dielectrophoresis: the behaviour of matter in nonuniform electric fields, vol. 80, Cambridge, UK: University Press, 1978.
  9. E. L. Teixeira, "Time-domain finite-difference and finite-element methods for Maxwell equations in complex media", IEEE Trans. on Antennas and Pro-pagation, no. 56(8), pp. 2150–2166, 2008.
  10. А. Shcherba, A.D. Podoltsev, and I.N. Kutcheriava, "Electromagnetic processes in the polyethylene insulated cable line for voltage 330 kV", Technical electrodynamics, no. 1, pp. 9–15, 2013. (Russian)
  11. М.А. Shcherba, Electric field distortion by conducting inclusions in dielectrics, Kyiv: Institute of electrodynamics NAN Ukraine, 2013. (Russian)
  12. М.А. Shcherba, "Dependences of electric field amplification during water-tree branching in solid dielectrics", in Proc. IEEE Intelligent Energy and Power Systems, pp 46–49, 2014.
  13. N. Shimizu and H. Tanaka, "Effect of Liquid Impregnation on Electrical Tree Initiation in XLPE", IEEE Trans. DEI., no. 8, pp. 239–243, 2001.
  14. A.K. Shydlovskii, A.A. Shcherba, V.M. Zolotarev, A.D. Podoltsev, and I.N. Kucheryavaya, Cables with polymer insulation on extra high-voltage, Kyiv, Ukraine: Nash format, 2013. (Russian)
  15. J. Sletbak and A. Botne, "A study of inception and growth of water trees and electrochemical trees in polyethylene and cross linked polyethylene insulations", IEEE Trans. on Electrical Insulation, no. 6, pp. 383–389, 1977.