Ключові слова
ЗПЕ ізоляція
водні мікровключення
водні триїнги
математичне моделювання
сили діелектрофорезу
механічне напруження
Як цитувати
Анотація
Досліджено електромеханічні сили, що виникають на полюсах водних мікровключень і біля вістря триїнгів в зшитій поліетиленовій ізоляції надвисоковольтних кабелів у змінному електричному полі. Методом кінцевих елементів проведено чисельні експерименти з розрахунку механічних напружень у ізоляції, які виникають під дією сил діелектрофорезу з боку водних мікродефектів. Встановлено особливості зміни цих напружень в залежності від характеру поширення дефектів у матеріал ізоляції: конфігурації включень, кількості і напрямків проростання гілок триїнгів. Визначено найбільш небезпечні сукупності дефектів, які викликають найбільші поверхневі сили. Такі сили можуть перевищувати десятки МПа, є співставними з межею механічної міцності зшитого поліетилену і можуть призводити до локальних руйнувань матеріалу. Механічна втома матеріалу в сильному електричному полі в присутності води може бути поясненням незворотного старіння ізоляції надвисоковольтних кабелів, яка спостерігається при їх тривалій експлуатації. Бібл. 11, рис. 7.
Посилання
Landau L.D., Lifshits E.M. Electrodynamics of continuous media. Moscow: Fizmatlit, 2003. 560 p.
Podoltsev A.D., Kucheryavaya I.N. Multiphysics modeling in electrical engineering. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2015. 304 p.
Shidlovsky A.K., Shcherba A.A., Zolotarev V.M., Podoltsev A.D., Kucheryavaya I.N. Cables with polymer insulation for ultra-high voltage. Kyiv: Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine, 2013. 550 p.
Shcherba M.A. Features of local amplification of the electric field by conductive inclusions in non-linear polymeric insulation. Technical electrodynamics. 2015. No. 2. C. 16–23.
Shcherba M.A. The influence of electrical conductivity of water triings on current and pressure densities arising in polyethylene insulation. Technical electrodynamics. 2016. No. 4. C. 14–16.
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. P. 97–106.
Burkes K.W., Makram E.B., Hadidi R. Water Tree Detection in Underground Cables Using Time Domain Re-flectometry. IEEE Power and Energy Technology Systems Journal. 2015. Vol. 2(2). P. 53–62.
Comsol Inc. Burlington, MA. https://www.comsol.com, 2017.
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). P. 656–665.
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. P. 482–487.
Wang W., Tao W., Ma Z., Liu J. The mechanism of water tree growth in XLPE cables based on the finite ele-ment method. IEEE Intern. Conf on High Voltage Engineering and Application (ICHVE), Chengdu (China). 2016. P. 1–4.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2023 М.А. Щерба