УДК 621.315.2 : 004.94

ВЛИЯНИЕ КОРРОЗИОННЫХ ЯВЛЕНИЙ НА РАСПРЕДЕЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ В ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНОГО КАБЕЛЯ

И.Н. Кучерявая, докт. техн. наук
Институт электродинамики НАН Украины,
пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина,
е-mail: rb.irinan@gmail.com

На основе компьютерного моделирования исследовано электрическое поле в трехслойной изоляционной структуре высоковольтного кабеля с сшито-полиэтиленовой изоляцией в случае коррозии металлических элементов – экрана и жилы. Рассмотрены варианты исполнения экрана в виде концентрических проволок и спиральной медной ленты. Электрические задачи решены в стандартной программе методом конечных элементов для осесимметричного представления кабеля и в поперечном его сечении. Показано влияние коррозии элементов кабеля на значение и характер изменения напряженности электрического поля в прилегающих полупроводящих слоях и основной изоляции. Библ. 15, рис. 5.
Ключевые слова: высоковольтный кабель, сшито-полиэтиленовая изоляция, полупроводящие слои, коррозия жилы и экрана, компьютерное моделирование.

ВПЛИВ КОРОЗІЙНИХ ЯВИЩ НА РОЗПОДІЛ ЕЛЕКТРИЧНОГО ПОЛЯ В ІЗОЛЯЦІЇ ВИСОКОВОЛЬТНОГО КАБЕЛЯ

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

На основі комп'ютерного моделювання досліджено електричне поле у тришаровій ізоляційній структурі високовольтного кабеля зі зшито-поліетиленовою ізоляцією у випадку корозії металевих елементів – екрана та жили. Розглянуто варіанти виконання екрана у вигляді концентричних провідників і спіральної мідної стрічки. Електричні задачі розв’язано в стандартній програмі методом кінцевих елементів для вісесиметричного представлення кабеля та у його поперечному перерізі. Показано вплив корозії елементів кабеля на значення і характер змінення напруженості електричного поля у прилеглих напівпровідних шарах та в основній ізоляції. Бібл. 15, рис. 5.
Ключові слова: високовольтний кабель, зшито-поліетиленова ізоляція, напівпровідні шари, корозія жили та екрана, комп'ютерне моделювання.

THE ACTION OF CORROSION ON ELECTRIC FIELD DISTRIBUTION IN HIGH-VOLTAGE CABLE INSULATION

I.M. Kucheriava
Institute of Electrodynamics of the National Academy of Sciences of Ukraine,
Peremohy, 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine,
е-mail: rb.irinan@gmail.com

The electric field distributions in three-layer insulating structure of high-voltage power cable insulated with cross-linked polyethylene (XLPE) are studied by computer modeling under condition of the corrosion of the aluminum conductor and copper shield /neutral of the cable. The different shield configurations such as concentric neutrals, helicoidal copper tape and longitudinally corrugated metallic shield are considered. The electric field problems are solved using standard software and finite-element method for both axially symmetric model of the cable and its cross-section. The action of the corroded metallic cable components on the values and patterns of electric intensity in the adjoining conductor shield and insulation shield and in main insulation is shown. References 15, figures 5.
Key words: high-voltage cable, cross-linked polyethylene insulation, conductor shield and insulation shield, corrosion of conductor and metallic shield /neutral, computer modeling.



Література
1. Баринов B., Соловьeв Н. Защита от коррозии кабельных линий 6-10-35-110 кВ. Кабель-news. 2012. № 1. http://www.ruscable.ru/article/Zashhita_ot_korrozii_kabelnyx_linij_6_10_35_110_kV/
2. Кучерявая И. Н. Дефекты полупроводящего слоя по жиле и их влияние на распределение электрического поля в полиэтиленовой изоляции силового кабеля. Технічна електродинаміка. 2018. № 1. С.
3. Abdolall K., Halldorson G. L., Green D. Condition assessment and failure modes of solid dielectric cables in perspective. IEEE Trans. on Power Delivery. 2002. Vol. 17, No. 1. P. 18–24.
4. Bertini G. J. Neutral Corrosion-significance, causes & mitigation – Novinium, Inc., 2012. 12 p. https://www.novinium.com/wp-content/uploads/2015/05/Neutral_Corrosion-Significance-Causes-Mitigation.pdf
5. Buchholz V. Finding the root cause of power cable failures. – http://www.electricenergyonline.com/show_article.php?article=186
6. Chindris M., Lingvay I., Homan C., Lingvay C. Corrosion – key factor of durability and safety in the operation of the distribution power networks // 19th Internat. Conf. on Electricity Distribution. – Vienna, 21-24 May 2007. Papers 489. 4 p. – https://www.researchgate.net/publication/295333185_Corrosion_-_key_factor_of_durability_and_safety_in_the_operation_of_the_distribution_power_networks
7. Comsol multiphysics modeling and simulation software – http://www.comsol.com/
8. Densley J. Ageing mechanisms and diagnostics for power cables – an overview. IEEE Electrical Insulation Magazine. 2001. Vol. 17, No. 1. P. 14–22.
9. Hernandez-Mejia J. C. Characterization of real power cable defects by diagnostic measurements. Thesis for the Degree Doctor of Philosophy. Georgia Institute of Technology, 2008. – 292 p.
10. Hernandez-Mejia J. C., Perkel J. Metallic shield assessment. Chapter 11. – University System of Georgia, Institute of Technology NEETRAC – National Electric Energy Testing, Research and Application Center. Cable Diagnostic Focused Initiative. Georgia Tech Research Corporation, February 2016. 45 p.
11. Hvidsten S., Kvande S., Ryen A., Larsen P.B. Severe degradation of the conductor screen of service and laboratory aged medium voltage XLPE insulated cables. IEEE Trans. on Dielectrics and Electrical Insulation. 2009. Vol. 16, Nо 1. P. 155–161.
12. Isus D., Martinez J. D., Madina V., Santa Coloma P. Corrosion behaviour of submarine power cables in seawater environment. 8th Internat. Conf. on Insulated Power Cables. – Jicable’11. 19–23 June 2011, Versailles, France. – Paper A.6.6. – 4 p.
13. Kucheriava I. M. Power cable defects and their influence on electric field distribution in polyethylene insulation. Technichna Elektrodynamika. 2017. № 2. P. 19–24.
14. Marcolongo P. Modeling electromechanical phenomena contributing to cable deterioration. Thesis for the degree of Master of Science in Engineering – Materials Science and Engineering. – University of California, Berkeley, 2008. 58 p.
15. Williams F. D. Cable accessory failure analysis. A Research Center in the School of Electrical and Computer Engineering at the Georgia Institute of Technology. 2010. 59 p.