DOI: https://doi.org/10.15407/publishing2017.46.107

УДК 621.315.2 : 004.94

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ДЕФЕКТОВ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА

И.Н. Кучерявая, докт. 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

Путем компьютерного моделирования исследованы электрическое поле, электрические силы и электромеханические напряжения в полиэтиленовой изоляции силовых кабелей с типичными дефектами на макроуровне – надрезом с наружной стороны кабеля и трещиной в изоляции вблизи жилы кабеля. Показаны концентрация и высокие значения этих величин, а также превышение предела прочности и возможность разрушения изоляции в зонах заостренных концов рассматриваемых дефектов и, как следствие, необходимость соблюдения дездефектности кабелей и их изоляции в процессе прокладки и эксплуатации. С практической точки зрения работа представляет интерес в связи с широким внедрением и достаточно продолжительной эксплуатацией силовых кабелей со сшито-полиэтиленовой изоляцией в Украине и за рубежом. Библ. 15, рис. 4.
Ключевые слова: полиэтиленовая изоляция, дефекты на макроуровне, электромеханические напряжения, эквивалентное напряжение, трехмерное компьютерное моделирование.

ДОСЛІДЖЕННЯ ЕКСПЛУАТАЦІЙНИХ ДЕФЕКТІВ СИЛОВИХ КАБЕЛІВ З ІЗОЛЯЦІЄЮ ЗІ ЗШИТОГО ПОЛІЕТИЛЕНА

І.М. Кучерява, докт. техн. наук
Інститут електродинаміки НАН України,
пр. Перемоги, 56, Київ-57, 03680, Україна

Шляхом комп'ютерного моделювання досліджено електричне поле, електричні сили та електромеханічні напруги в поліетиленовій ізоляції силових кабелів з характерними дефектами на макрорівні – надрізом із зовнішнього боку кабеля та тріщиною в ізоляції поблизу жили кабеля. Показано концентрацію і високі значення цих величин, а також перевищення межі міцності та можливість руйнування ізоляції в зонах загострених кінців розглянутих дефектів і, як наслідок, необхідність дотримання дездефектності кабелів та їх ізоляції в процесі прокладання та експлуатації. З практичної точки зору робота виявляє інтерес у зв'язку з широким впровадженням і досить тривалою експлуатацією в Україні та за кордоном силових кабелів зі зшито-поліетиленовою ізоляцією. Бібл. 15, рис. 4.
Ключові слова: поліетиленова ізоляція, дефекти на макрорівні, електромеханічні напруги, еквівалентна напруга, тривимірне комп'ютерне моделювання.

1. Ковригин Л.А. Технологические и эксплуатационные дефекты в изоляции кабелей. Кабель-news. 2008. № 10. C. 58–60.
2. Кучерявая И.Н. Компьютерный анализ электромеханичеких напряжений в полиэтиленовой изоляции силового кабеля при наличии микровключений. Технічна електродинаміка. 2012. № 5. С. 10–16
3. Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. Электродинамика сплошных сред. Москва: Наука, 1982. 621 с.
4. Мещанов Г.И., Шувалов М.Ю., Каменский М.К., Образцов Ю.В., Овсиенко В.Л. Кабели на напряжение 10–500 кВ: состояние и перспективы развития (анализ, прогноз, исследования). Кабели и провода. 2008. № 5 (312). С. 32–38.
5. Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Мультифизические процессы в области включения в полиэтиленовой изоляции силового кабеля (трехмерное моделирование и эксперимент). Технічна електродинаміка. 2015. № 3. С. 3–9.
6. Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Мультифизическое моделирование в электротехнике. Киев: Ин-т электродинамики НАН Украины, 2015. 305 с.
7. Уиди Б. Кабельные линии высокого напряжения. Москва: Энергоатомиздат, 1983. 232 с.
8. Шидловский А.К., Щерба А.А., Золотарев В.М., Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н. Кабели с полимерной изоляцией на сверхвысокие напряжения. Киев: Ин-т электродинамики НАН Украины, 2013. 550 с.
9. Buchholz V. Finding the root cause of power cable failures. http://www. electricenergyonline.com/show_article.php?article=186
10. Cable condition assessment. http://www.powertechlabs.com/testing/cables-accessories/
11. Comsol multiphysics modeling and simulation software. http://www.comsol.com/
12. Dissado L.A., Fothergill J.C. Electrical degradation and breakdown in polymers. London: Peter Peregrinus Ltd. for IEE, 1992. 601 p. DOI: https://doi.org/10.1049/PBED009E
13. Mashikian M. S., Szatkowski A. Medium voltage cable defects revealed by off-line partial discharge testing at power frequency. IEEE Electrical Insulation Magazine. 2006. Vol. 22, No. 4. P. 24–32. DOI: https://doi.org/10.1109/MEI.2006.1678355
14. 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. P. 321–329. DOI: https://doi.org/10.1109/TDEI.2012.6148534
15. 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. P. 955–958. DOI: https://doi.org/10.1109/CEIDP.2002.1048955