The modeling of non-homogenous structure of power cables insulation systems

Among exploitation stresses of power cables are electrical stresses, created by electric field strength in an insulation system. Insulation system of power cables typically has a non homogenous distribution of the electric field strength, where its maximum value is critical. Local defects in a structure of power cables influence the field distribution. Its value around defects can exceed the working electric field strength and initial field of partial discharge inception. The electric field strength in medium voltage cables with ethylene-propylene insulation are analyzed in the paper. Local defects similar to the exploitation ones were assumed as potential sources of partial discharges. The presented patterns of electric field strength illustrate the impact of the defect type and its localization in the insulation system on changes of field distribution and local field strength increase.

Do zespołu narażeń eksploatacyjnych kabli elektroenergetycznych należą narażenia elektryczne, jakie stanowi oddziaływanie pola elektrycznego w izolacji. Układ izolacyjny kabli charakteryzuje nierównomierny rozkład pola elektrycznego, którego wartość maksymalna oznacza robocze natężenia pola dla danej konstrukcji. Lokalne defekty w izolacji powodują, że jej struktura staje się niejednorodna, ulega zmianie rozkład pola elektrycznego. Jego wartość w otoczeniu defektów może przewyższyć natężenie robocze w kablu oraz natężenie początkowe wyładowań niezupełnych. W artykule przedstawiono analizę rozkładu pola elektrycznego w kablu średniego napięcia o izolacji etylenowo-propylenowej. Przyjęto warunki występowania w jego konstrukcji lokalnych defektów w izolacji, które w eksploatacji mogą stać się ośrodkami wyładowań niezupełnych. Przedstawiono obrazy pola elektrycznego ilustrujące wpływ rodzaju defektu i jego usytuowania w izolacji na zmiany rozkładu pola i lokalny wzrost jego wartości.