DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2017.47.093

УДК 621.3.01:537.212

ОСОБЕННОСТИ ВОЗМУЩЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ РАЗВЕТВЛЕННЫМИ ВОДНЫМИ ТРИИНГАМИ МЕЖДУ МИКРОВКЛЮЧЕНИЯМИ В СШИТОЙ ПОЛИЭТИЛЕНОВОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЕЙ

М.А. Щерба, канд. техн. наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина,
е-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів, Вам потрібно включити JavaScript для перегляду

Выполнены математическое моделирование и анализ процессов развития водного триинга между водными микровключениями в сшитой полиэтиленовой (СПЭ) изоляции кабелей сверхвысокого напряжения и его влияние на возмущение электрического поля в диэлектрике. Рассмотрены включения, объединённые триингом с переменным поперечным сечением так называемой конфигурации «нити жемчуга». Проведен сравнительный анализ неоднородного распределения электрического поля, напряженных объемов, плотностей токов и электромеханических сил в изоляции в зависимости от количества проводящих ветвей триинга. Определены области наибольших возмущений поля, вызванных указанными микродефектами в диэлектрике, которые способствуют процессам деградации материала и сокращают ресурс СПЭ. Библ. 14, рис. 3.
Ключевые слова: электрическое поле, сшитый полиэтилен, водные микровключения, водный триинг, математическое моделирование, электрический ток, напряженный объем.

ОСОБЛИВОСТІ ЗБУРЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ РОЗГАЛУЖЕНИМ ВОДНИМ ТРИЇНГОМ МІЖ МІКРОВКЛЮЧЕННЯМИ В ЗШИТІЙ ПОЛІЕТИЛЕНОВІЙ ІЗОЛЯЦІЇ КАБЕЛІВ

М.А. Щерба, канд. техн. наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна

Виконано математичне моделювання та аналіз процесів розвитку водного триїнгу між водними мікровключеннями в зшитій поліетиленовій (ЗПЕ) ізоляції кабелів надвисокої напруги і його вплив на збурення електричного поля в діелектрику. Розглядалися включення, об'єднані триїнгом зі змінним поперечним перерізом, так званої конфігурації «нитка перлин». Проведено порівняльний аналіз неоднорідного розподілу електричного поля, напружених об’ємів, густини струмів і електромеханічних сил в ізоляції залежно від кількості провідних гілок триїнгу. Визначено місця найбільших збурень поля, спричинених зазначеними мікродефектами в діелектрику, які сприяють процесам деградації матеріалу і скорочують ресурс ЗПЕ. Бібл. 14, рис. 3.
Ключові слова: електричне поле, зшитий поліетилен, водні мікровключення, водний триїнг, математичне моделювання, електричний струм, напружений об’єм.

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. М.: Наука. 1980. 560 с.
2. Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Мультифизическое моделирование в электротехнике. К.: Ин-т электродинамики НАН Украины, 2015. 304 с.
3. Шидловский А.К., Щерба А.А., Золотарев В.М., Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Кабели с полимерной изоляцией на сверхвысокие напряжения. К.: Ин-т электродинамики НАН Украины, 2013. 550 с.
4. Щерба М.А. Особенности локального усиления электрического поля проводящими включениями в нелинейной полимерной изоляции. Техн. електродинаміка. 2015. № 2. С. 16–23.
5. Щерба М.А. Влияние электропроводности водных триингов на плотности токов и давления, возникающие в полиэтиленовой изоляции. Техн. електродинаміка. 2016. № 4. С.14–16.
6. 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). P. 53–62. DOI: https://doi.org/10.1109/JPETS.2015.2420791
7. https://www.comsol.com/, Comsol Inc. Burlington, MA, 2017.
8. Hvidsten S., Ildstad E., Sletbak J., Faremo H.A.F.H. Understanding water treeing mechanisms in the development of diagnostic test methods. IEEE Trans. on DEI. 2008. No. 5(5). P. 754–760.
9. Kurihara T., Okamoto T., Kim M.H. Measurement of residual charge using pulse voltages for water tree degraded XLPE cables diagnosis. IEEE Trans. on DEI. 2014. No. 21(1). P. 321–330.
10. Muhamad N.A., Sanniyati C.N., Arief Y.Z., Adzis Z. Water tree in polymeric cables: a review. Malaysian Journal of Fundamental and Applied Sciences. 2016. No. 12(1).
11. Tao W., Song S., Zhang Y., Hao W. Study on the electric-field characteristics of water tree region on the dry or wet condition in XLPE cables. High Voltage Engineering and Application. 2016. P. 1–4. 
DOI: https://doi.org/10.1109/ICHVE.2016.7800763

12. Saniyyati C.N., Arief Y.Z., Ahmad M.H., Piah M.A.M. Investigation on propensity difference of water tree occurrences in polymeric insulating materials. IEEE Intern. Conf. on Power Engineering and Optimization Conference (PEOCO). 2014. P. 413–417.
13. Wang W., Tao W., Ma Z., Liu J. The mechanism of water tree growth in XLPE cables based on the finite element method. High Voltage Engineering and Application. 2016. P. 1–4.
14. Zhou K., Li K., Yang M., Huang M. Insight into the influence of mechanical orientation on water tree propagation according to abnormal water tree shapes (2016, July). IEEE Intern. Conf. In Dielectrics (ICD). 2016. Vol. 2. P. 836–839.