Водные триинги в силовых кабелях при действии сильного электрического поля и техника их обнаружения

Abstract

Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук по специальности 05.09.13 – техника сильных электрических и магнитных полей. Национальный технический университет "Харьковский политехнический институт", Харьков, 2016. Диссертация посвящена обоснованию техники обнаружения водных триингов в силовых кабелях среднего напряжения коаксиальной конструкции с водоблокирующим барьером при действии сильного электрического поля на основании результатов математического моделирования водных включений сферической формы в толще сшитой полиэтиленовой изоляции и физического моделирования процесса увлажнения образцов кабелей в лабораторных условиях. На основе предложенной математической модели водных триингов в виде кластеров сферической формы в толще сшитой полиэтиленовой изоляции высоковольтного с илового кабеля коаксиальной конструкции с осевой симметрией показано, что область сильного электрического поля является функцией размеров и расстояния между сферическими включениями. Результатами численного моделирования подтверждена перспективность техники импульсной рефлектометрии во временной области для диагностики эксплуатационных неоднородностей (эллиптичности, эксцентриситета, водных триингов) в высоковольтных силовых кабелях. Наиболее сильная корреляция на уровне (0,97 – 0,86) в зависимости от продолжительности старения в условиях повышенной влажности наблюдается для токов абсорбции, измеренных на 15 -й и 30-й секунде, что обусловлено более сильным влиянием процессов поляризации свободной влаги на результаты измерений. Обоснована возможность применения техники частичных разрядов (ЧР) для обнаружения водных триингов (участков с повышенной проводимостью) и проанализировано влияние внутренних и внешних электромагнитных помех на импульсы ЧР при проведении испытаний трехфазных высоковольтных гермопроходок коаксиальной конструкции. Результаты диссертационных исследований внедрены в ПАТ "Южкабель" (г. Харьков), в ЗАО "Завод Элокс" (г. Харьков), в учебном процессе кафедры электроизоляционной и кабельной техники Национального технического университета "Харьковский политехнический институт".The thesis for a candidate degree in technical sciences, speciality 05.09.13 – Technics of Strong Electric and Magnetic Fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to the detection technology of water treeing in medium voltage power cables of coaxial design with a water barrier under the action of strong electric fields on the basis of mathematical modeling of spherical particles of water in the crosslinked polyethylene insulation and physical modeling of the humidification process of cable samples in the laboratory. Based on the proposed mathematical model of water treeing as clusters of spherical shape in the crosslinked polyethylene insulation of the high-voltage power cable of coaxial design with axial symmetry, the region of strong electric field has been shown to be a function of size and distance between spherical inclusions. Based on the simulation results, the technics of impulse reflectometry in the time domain has been confirmed to be as one of the promising methods for diagnosing operational irregularities (ellipticity, eccentricity, water treeing) in high voltage power cables. The results of physical modeling of accelerated aging have shown the effectiveness of the high-frequency dielectric spectroscopy technics for the detection of free water in the polymer insulation of new cables and aged in a wet environment. Using the measurements technics of dielectric absorption the informative diagnostic parameters of moistened cross-linked polyethylene insulation have been shown to be absorption currents measured at 15, 30 and 60th seconds after applying the high constant test voltage, and the dynamic of change of insulation resistance depending on the applied high DC voltage.