Діагностика полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів під дією сильного електричного поля за трибоелектричним потенціалом

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 – техніка сильних електричних та магнітних полів. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена розробці та обґрунтуванню діагностики за трибоелектричним потенціалом для виявлення зміни поверхневих властивостей полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів під дією сильного електричного поля, підвищеної температури та іонізуючого випромінювання. В процесі старіння для двошарової ізоляції на основі застосування схеми заміщення встановлено появу струмів, що змінюються по експоненціальному закону, та отримано динаміку в часі накопичення, рекомбінації та релаксації поверхневого заряду на границі розділу. Встановлено розподіл густини поверхневого заряду по довжині симетричних ізольованих провідників при наявності між ними зазору та тонкого дефектного шару на поверхні полімерної ізоляції на основі отриманого аналітичного рішення. Показано, що окиснений прошарок на поверхні ізоляції призводить по появи сильного електричного поля. В залежності від конструктивного виконання і застосованих матеріалів експериментально визначено значення трибоелектричного потенціалу та встановлена динаміка його зміни в процесі прискореного терморадіаційного старіння кабелів. Встановлено вплив поверхневих та трибозарядів на результати діагностичних обстежень кабелів за опором ізоляції на високій напрузі. Запропонована діагностика за трибоелектричним потенціалом силових, контрольних та інформаційних кабелів дозволяє виявити зміну поверхневих властивостей полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів.

Thesis for granting Candidate of Technical sciences Degree in specialty 05.09.13 – Technics of Strong Electric and Magnetic Fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2015. The thesis is devoted to development and diagnostic system for substantiation triboelectric potential to detect changes in surface properties of polymer isolation in aging cables under the strong electric field, high temperature and radiation. The distribution of surface charge density and voltage drop along the length of symmetrical insulated conductors in the presence of the gap between them and the defective thin layer on the surface of the polymer insulation was established based on the analytical solution. Experimentally determined the values of triboelectric potential and its dynamics of change in the process of accelerated termoradiation aging polymer cable insulation depending on the design of applied materials. There is a significant (threefold) increase in the maximum value of the contact potential difference and achieve maximum torque bias towards smaller values for single core power cables with cross-linked polyethylene insulation 6 kV after accelerated aging thermoradiation. This confirms the high sensitivity of triboelectric potential to aging and allows us to make a suggestion to use this parameter as an indicator of the polymeric insulation aging degree. Influence of surface charges and tribocharges on the results of diagnostic tests on the insulation resistance and stability during the measurement capacitance and dielectric loss tangent cables with polymer insulation was observed. Dynamics of changes in contact potential difference in the aging process power cables with different materials remains consistent with the results of diagnostic tests of capacity and dielectric loss tangent.