Распределение электрического поля и плотности тока возле водных включений полимерной изоляции высоковольтных кабелей с учетом ее нелинейных свойств

Abstract

Разработана математическая модель и выполнен анализ неоднородного распределения электрического поля и плотности полного тока в микрообъемах сшитой полиэтиленовой изоляции сверхвысоковольтных кабелей возле водных микровключений, вытянутых вдоль поля. Анализ проводился с учетом нелинейной зависимости удельной проводимости изоляции от напряженности электрического поля. Рассмотрен мультифизический характер процессов возможной деградации твердой полимерной изоляции сверхвысоковольтных кабелей при возникновении в ней проводящих эллипсоидальных включений и разветвленных водных дендритов. Исследования проводились с использованием результатов расчета макронеоднородного распределения напряженности электрического поля по сечению сшитой полиэтиленовой изоляции сверхвысоковольтных кабелей.

Розроблено математичну модель і виконано аналіз неоднорідного розподілу електричного поля і густини повного струму в мікрооб'ємах зшитої поліетиленової ізоляції надвисоковольтних кабелів біля водних мікровключень, витягнутих уздовж поля. Аналіз проводився з урахуванням нелінійної залежності питомої провідності ізоляції від напруженості електричного поля. Розглянуто мультифізичний характер процесів можливої деградації твердої полімерної ізоляції надвисоковольтних кабелів при виникненні в ній провідних еліпсоїдальних включень і розгалужених водних дендритів. Дослідження проводилися з використанням результатів розрахунку макронеоднорідного розподілу напруженості електричного поля по перерізу зшитої поліетиленової ізоляції надвисоковольтних кабелів.

The mathematical model and the analysis of inhomogeneous electric field and total current density distribution in micro-volumes of crosslinked polyethylene (XLPE) insulation on ultrahigh voltage near water micro-inclusions extracted along the field have been made. The analysis was made considering a nonlinear conductivity dependence on the electric field. The multi-physical character of possible degradation processes of solid polymer insulation of ultra high voltage cables in the appearance of conducting ellipsoidal inclusions and branched water dendrites has been specified. The studies were made with taking into account the calculation results of electric field macro-inhomogeneity distribution along the cross-section of XLPE insulation of ultra high voltage cables.