УДК 621.3.01:537.212

ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ О РАСЧЕТЕ СИЛЬНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ С УЧЕТОМ ЕЕ НЕЛИНЕЙНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

Описаны электрофизические процессы, возникающие в высоковольтной полиэтиленовой изоляции при локальном усилении низкочастотного электрического поля (ЭП) водными триингами и другими проводящими микровключениями выше пороговых значений. Показано, что в таком случае из-за миграционной поляризации изоляции на границе с проводящим микровключением может накапливаться объемный заряд, достаточный для повышения вероятности "прыжка" носителей заряда изоляции между потенциальными ямами. Если напряженность ЭП превышает пороговое значение, то диэлектрическая проницаемость и удельная проводимость изоляции становятся функционально зависимыми от напряженности ЭП и могут измениться на несколько порядков. Причем с усилением поля удельная плотность тока в изоляции сначала увеличивается линейно, а затем начинает увеличиваться по экспоненциальному закону, характерному для процессов ее пробоя. Представлены подходы, позволяющие учесть приведенные особенности и уточнить распределение электрического поля и силовых воздействий в твердой изоляции с проводящими микровключениями. Библ. 20, рис. 6, табл. 1.
Ключевые слова: электрическое поле, напряженность, усиление, полиэтиленовая изоляция, нелинейность, проводимость, диэлектрическая проницаемость, плотность тока, давление.

ЕЛЕКТРОФІЗИЧНА ПОСТАНОВКА ЗАДАЧІ ПРО РОЗРАХУНОК СИЛЬНОГО ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ В ПОЛІЕТИЛЕНОВІЙ ІЗОЛЯЦІЇ З УРАХУВАННЯМ ЇЇ НЕЛІНІЙНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Описано електрофізичні процеси, які виникають у високовольтній поліетиленовій ізоляції при локальному посиленні низькочастотного електричного поля (ЕП) водними триїнгами та іншими провідними мікровключеннями вище порогових значень. Показано, що в такому випадку через міграційну поляризацію ізоляції на межі з провідним мікровключенням може накопичуватися об'ємний заряд, достатній для підвищення ймовірності "стрибка" носіїв заряду ізоляції між потенційними ямами. Якщо напруженість ЕП перевищує порогове значення, то діелектрична проникність і питома провідність ізоляції стають функціонально залежними від напруженості й можуть змінитися на кілька порядків. Причому з підсиленням поля питома щільність струму в ізоляції спочатку збільшується лінійно, а потім починає збільшуватися за експоненціальним законом, який характерний для процесів її пробою. Наведено підходи, що дають змогу врахувати особливості та уточнити розподіл електричного поля і силових впливів у твердій ізоляції з провідними мікровключеннями. Бібл. 20, рис. 6, табл. 1.
Ключові слова: електричне поле, напруженість, підсилення, поліетиленова ізоляція, нелінійність, провідність, діелектрична проникність, щільність струму, тиск.

THE ELECTROPHYSICAL PROBLEM STATEMENT OF THE STRONG ELECTRIC FIELD CALCULATION IN POLYETHYLENE INSULATION GIVEN ITS NONLINEAR CHARACTERISTICS

The electrical processes occurring in the highvoltage polyethylene insulation with local amplification of low-frequency electric field (EF) by water treeing and other conductive micro-inclusions above thresholds was described. It is shown that in this case due to the interfacial polarization in isolation at the boundary with conductive micro-inclusions space charge can accumulate, which is sufficient to increase "hop" of carriers probability in isolation between potential wells. If the EF strength exceeds the threshold, the insulation permittivity and the specific conductivity are functionally dependent on the intensity and can vary by several orders of magnitude. Moreover, with increasing field specific current density in isolation at first increases linearly, but then increases exponentially, which is characteristic of breakdown processes. The paper presents approaches, which takes into account discussed features and clarify the distribution of the electric field and force effects in the solid insulation with conductive micro-inclusions. References 20, figures 6, table 1.
Key words: electric field, strength, gain, polyethylene insulation, nonlinearity, conductivity, dielectric constant, current density, pressure.