КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА
Computer modeling of electric and thermal fields in the polyethylene insulation of power cable containing air inclusion is carried out for the case of initiating of single partial discharge. The discharge is considered as transient process in heterogeneous dielectric characterized by changing conduc...
Saved in:
| Date: | 2011 |
|---|---|
| Author Affiliations: |
|
| Keywords: | keywords |
| Main Author: | |
| Format: | Article |
| Language: | Ukrainian |
| Published: |
Інститут електродинаміки НАН України, Київ
2011
|
| Subjects: | |
| Online Access: | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1469 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Technical Electrodynamics |
| Download file: |
|
Institution
Technical Electrodynamics| _version_ | 1870205097272672256 |
|---|---|
| author | Кучерявая, И.Н. |
| author_facet | Кучерявая, И.Н. |
| author_institution_txt_mv | [
{
"author": "И.Н. Кучерявая",
"institution": "Институт электродинамики НАН Украины, пр. Победы, 56, Киев-57, 03680, Украина"
}
] |
| author_sort | Кучерявая, И.Н. |
| baseUrl_str | https://techned.org.ua/index.php/techned/oai |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2023-01-31T19:52:35Z |
| description | Computer modeling of electric and thermal fields in the polyethylene insulation of power cable containing air inclusion is carried out for the case of initiating of single partial discharge. The discharge is considered as transient process in heterogeneous dielectric characterized by changing conductivity. The mathematical model is realized by finite-element method in Comsol. As shown by means of numerical simulation, during single partial discharge the temperature of air inclusion with 10 pm radius momentarily increases by 2-4 °C. References 12, table 1, figures 5. |
| first_indexed | 2026-06-16T01:27:40Z |
| format | Article |
| fulltext |
18 ISSN 1607-7970. . a. 2011. 5
621.315.2 : 004.94
-
, ,
,
. , 56, -57, 03680, .
-
. -
,
.
Comsol. , -
10 2–4 0 .
. 12, . 1, . 5.
: , , , -
.
, .
, , - -
, – , -
, , -
, , -
, , , -
.
-
.
1 20 . -
.
, , -
. . , -
" " , ,
, , [3–5,8].
( ) -
, ,
.
, , ,
.
, .
-
. , ,
, . -
, -
, .
, -
, .
, .
© ., 2011
ISSN 1607-7970. . . 2011. 5 19
. , -
-
( 500 ).
, , [1,2,6,9–12] -
. [11] -
. ,
, [8]. [10] -
, . [2]
-
, -
. [1]
. -
. [9,12]
. [6] -
-
. ,
-
, .
-
.
. -
[12]. , ,
. -
-
Comsol [7].
. -
-
( )
,
, ( . 1 ) -
,
-
50 . ,
-
-
,
-
.
-
,
-
-
-
,
0[ ] 0r t
, (1)
. 1
50
10
0
= U, T = T
= 0, T = T
0
r
,
T = T
0 r
z
20 ISSN 1607-7970. . a. 2011. 5
( )TC T Q
t
, (2)
( , )tr – ; T – ; – ; r – -
( ), 12
0 8,85 10 – -
; , C , – , -
, Q – ,
2| | , ,
0, ,
Q
E
(3)
E – , – .
(3), -
. .
, r , , C ,
, .
, , , , ,
, , , ,
, , , , .r
C
C
C
:
max sin( / ) ,
( )
.
a
a
t t
t
t
– -
; a – , max – -
, [12]
. , -
.
, ,
zr0 ( . 1, ). -
(1), (2) -
( U ), -
.
:
– 0 , – U ( -
), :
/ 0 (n – ). ,
, , pT T ( . 1, ).
[6], (
0t ) , -
:
0 0[ ] 0r .
(1) (2) 00t , 0tT T
. Q (2) -
(1).
Comsol
.
. ,
. 1, .
10R .
=300 , E =3
. 1 . max 1,6
ISSN 1607-7970. . . 2011. 5 21
, [12]. -
.
. 1, .
. 2
-
( )
( . 2, ) ( . 2, ).
. 2, , -
. -
.
-
-
-
, -
,
-
.
,
,
-
-
.
-
-
( . 2, ),
-
-
( . 2, ,
. 3, ).
( 0,5t ) -
. 3. ( . 3, )
. 3, ) , . 1, .
( ) . 3, . 1
, 2 – .
. 3, , , , -
.
, , . -
[2].
r R . 4, , -
. r < R
R . ,
.
( 0,1t ).
, . 5.
: 1 – t 5·10–8 ; 2 – t 3·10–7 ; 3 – 0,5t 5·10–7 ;
4 – t 7·10–7 ; 5 – t 10–6 ; 6 – t 1,2·10–6 .
, 10–12 10–12
r 2,3 1
, 3 930 1,2
, /( ) 0,276 0,024
C , /( ) 2210 1000
. 2
22 ISSN 1607-7970. . a. 2011. 5
( ) -
( maxT =4,04 0 )
( maxT =0,87 0 ). , -
. , ,
, . ,
, .
.
,
. 3
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
x 10
-4
0
100
200
300
1
2
1
,
|| E ,
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
x 10
-4
0
2
4
6
8
10 x 10
6
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6
x 10
-5
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4 x 10
6
1
2
|| E ,
0 0.4 0.8 1.2
x 10
-6
0
1
2
3
4 x 10
6
t ,
|| E ,
r < R
r =1,5 R
r =2 R
. 4 t ,
0 0.4 0.8 1.2
x 10-6
0
1
2
3
4
r =0
0,5R
0,7R0,9R
0,99R
,
0
. 5
0 0.5 1 1.5 2
x 10
-5
0
1
2
3
4
,
,
0
1
2
4
5
6
3
ISSN 1607-7970. . . 2011. 5 23
. -
Comsol.
-
, -
. 10 -
2–3 ( . 2, ),
~2–4 0
( . 4, . 5).
( . 2, ),
( . 5).
.
1. ., ., .
// . – 2006. – . 32. – . 15. – . 74–81.
2. . -
// . – 2010. – . 25. – . 126–132.
3. . – : . – . -
, 1979. – 224 .
4. / . . – .: . , 1973. – 528 .
5. : / . -
. – .: , 1989. – 555 .
6. ., ., . -
// . . – 2009. – 2. – C. 7–12.
7. Comsol Multiphysics. – http://www.comsol.com
8. Dissado L.A., Fothergill J.C. Electrical degradation and breakdown in polymers. – Published by Peter Pere-
grinus for the IEE. – 1992. – 601 p.
9. Nouar A., Guibadj M., Lefkaier I.K., Boubakeur A. Numerical study of partial discharges apparition in
XLPE insulation of high voltage cables // Proc. of IEEE Power Tech Conference. – June 23th–26th, 2003, Bologna,
Italy. – 7 p. – http://www.labplan.ufsc.br/congressos/Powertech/papers/420.pdf
10. O.H.N., Blackburn T.R., Phung B.T., Zang H., Khawaja R.H. Investigation of electric field distribution in
power cables with voids // Proc. of the 8th International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materi-
als. – June, 2006. – P. 637–640.
11. Olson C. . Modelling of thermal behaviour of polymer insulation at high electric dc field // 5th European
Thermal-Sciences Conference. – The Netherlands, 18–22 May, 2008. – 8 p.
12. Seghir T., Nouar A., Lefkaier K., Mahi D. Study by simulation of the effect of temperature on the appear-
ance of partial discharges in gaseous cavities contained in the insulator of high voltage cable // Proc. of IEEE Power
Tech Conference. – Bologna, Italy, 23–26 June, 2003. – Vol. 2. – 4 p. –
http://www.labplan.ufsc.br/congressos/PowerTech/papers/169.pdf
621.315.2 : 004.94
-
, ,
,
. , 56, -57, 03680, .
-
. -
, -
. Comsol. -
,
10 2–4 0 . . 12, . 1, . 5.
: , , ,
.
http://www.comsol.com/
http://www.labplan.ufsc.br/congressos/Powertech/papers/420.pdf
http://www.labplan.ufsc.br/congressos/PowerTech/papers/169.pdf
24 ISSN 1607-7970. . a. 2011. 5
Computer modeling of electrothermal processes in polyethylene insulation of cable with air inclusion at single
partial discharge
.M.Kucher ava
Institute of Electrodynamics National Academy of Sciences of Ukraine,
Peremogy r., 56, Kyiv-57, 03680, Ukraine.
omputer modeling of electric and thermal fields in the polyethylene insulation of power cable containing air inclusion
is carried out for the case of initiating of single partial discharge. The discharge is considered as transient process in
heterogeneous dielectric characterized by changing conductivity. The mathematical model is realized by finite-element
method in Comsol. As shown by means of numerical simulation, during single partial discharge the temperature of air
inclusion with 10 m radius momentarily increases by 2–4 0C. References 12, table 1, figures 5.
Key words: polyethylene insulation of power cable, air inclusion, single partial discharge, computer modeling.
1. Kupershtokh A.L., Stamatelatos S.P., Agoris D.P. Modeling of partial discharge in solid dielectrics at alter-
nating voltage // Pisma v Zhurnal Tekhnicheskoi Fiziki. – 2006. – Vol. 32. – Is. 15. – P. 74–81.
2. Kucheriavaia I.N. Computer analysis of electric field and forces in polyethylene insulation of power cable
with defect // Pratsi Instytutu Elektrodynamiky Nacionalnoi Akademii Nauk Ukrainy. – 2010. – Is. 25. – P. 126–132.
3. Kuchinskii G.S. Partial discharges in high-voltage constructions. – Leningrad: Energiia. – Leningradskoe ot-
delenie, 1979. – 224 c.
4. High-voltage engineering / Ed. by M.V.Kostenko. – Moskva: Vysshaia shkola, 1973. – 528 p.
5. High-voltage engineering: theoretical and practical applications / Ed. by V.P.Larionova. – Moskva: Ener-
goatomizdat, 1989. – 555 p.
6. Shcherba A.A., Podoltsev A.D., Zolotarev V.M. Pulse current in polyethylene insulation with air inclusion at
initiation of partial discharge // Tekhnichna elektrodynamika. – 2009. – 2. – P. 7–12.
7. Comsol Multiphysics. – http://www.comsol.com
8. Dissado L.A., Fothergill J.C. Electrical degradation and breakdown in polymers. – Published by Peter Pere-
grinus for the IEE. – 1992. – 601 p.
9. Nouar A., Guibadj M., Lefkaier I.K., Boubakeur A. Numerical study of partial discharges apparition in
XLPE insulation of high voltage cables // Proc. of IEEE Power Tech Conference. – June 23th–26th, 2003, Bologna,
Italy. – 7 p. – http://www.labplan.ufsc.br/congressos/Powertech/papers/420.pdf
10. O.H.N., Blackburn T.R., Phung B.T., Zang H., Khawaja R.H. Investigation of electric field distribution in
power cables with voids // Proc. of the 8th International Conference on Properties and Applications of Dielectric Materi-
als. – June, 2006. – P. 637–640.
11. Olson C. . Modelling of thermal behaviour of polymer insulation at high electric dc field // 5th European
Thermal-Sciences Conference. – The Netherlands, 18–22 May, 2008. – 8 p.
12. Seghir T., Nouar A., Lefkaier K., Mahi D. Study by simulation of the effect of temperature on the appearance of
partial discharges in gaseous cavities contained in the insulator of high voltage cable // Proc. of IEEE Power Tech Con-
ference. – Bologna, Italy, 23–26 June, 2003. – Vol. 2. – 4 p. –
http://www.labplan.ufsc.br/congressos/PowerTech/papers/169.pdf
17.05.2011
Received 17.05.2011
http://www.comsol.com/
http://www.labplan.ufsc.br/congressos/Powertech/papers/420.pdf
http://www.labplan.ufsc.br/congressos/PowerTech/papers/169.pdf
|
| id | techned_org_ua-article-1469 |
| institution | Technical Electrodynamics |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-16T01:27:40Z |
| publishDate | 2011 |
| publisher | Інститут електродинаміки НАН України, Київ |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | technedorgua/4a/6e74e41dcccbd981571979690e02f74a.pdf |
| spelling | techned_org_ua-article-14692023-01-31T19:52:35Z COMPUTER MODELING OF ELECTROTHERMAL PROCESSES IN POLYETHYLENE INSULATION OF CABLE WITH AIR INCLUSION AT SINGLE PARTIAL DISCHARGE КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА Кучерявая, И.Н. polyethylene insulation of power cable air inclusion single partial discharge computer modeling полиэтиленовая изоляция силового кабеля воздушное включение частичный разряд компьютерное моделирование Computer modeling of electric and thermal fields in the polyethylene insulation of power cable containing air inclusion is carried out for the case of initiating of single partial discharge. The discharge is considered as transient process in heterogeneous dielectric characterized by changing conductivity. The mathematical model is realized by finite-element method in Comsol. As shown by means of numerical simulation, during single partial discharge the temperature of air inclusion with 10 pm radius momentarily increases by 2-4 °C. References 12, table 1, figures 5. Выполнено компьютерное моделирование распределения электрического и температурного полей в полимерной изоляции силового кабеля с воздушным включением при возникновении единичного частичного разряда. Частичный разряд рассматривается как переходный процесс в неоднородном диэлектрике, сопровождающийся изменением электропроводности. Разработанная математическая модель реализована методом конечных элементов в пакете программ Соmsol. Численным методом показано, что при протекании единичного частичного разряда температура воздушного включения радиусом 10 мкм кратковременно повышается на 2-4 °С. Библ. 12, табл. 1, рис. 5. Інститут електродинаміки НАН України, Київ 2011-09-05 Article Article application/pdf https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1469 Tekhnichna Elektrodynamika; No. 5 (2011): TEKHNICHNA ELEKTRODYNAMIKA; 018 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; № 5 (2011): ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА; 018 2218-1903 1607-7970 uk https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1469/1351 Авторське право (c) 2023 ТЕХНІЧНА ЕЛЕКТРОДИНАМІКА https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0 |
| spellingShingle | полиэтиленовая изоляция силового кабеля воздушное включение частичный разряд компьютерное моделирование Кучерявая, И.Н. КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА |
| title | КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА |
| title_alt | COMPUTER MODELING OF ELECTROTHERMAL PROCESSES IN POLYETHYLENE INSULATION OF CABLE WITH AIR INCLUSION AT SINGLE PARTIAL DISCHARGE |
| title_full | КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА |
| title_fullStr | КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА |
| title_full_unstemmed | КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА |
| title_short | КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В ПОЛИМЕРНОЙ ИЗОЛЯЦИИ КАБЕЛЯ С ВОЗДУШНЫМ ВКЛЮЧЕНИЕМ ПРИ ВОЗНИКНОВЕНИИ ЕДИНИЧНОГО ЧАСТИЧНОГО РАЗРЯДА |
| title_sort | компьютерное моделирование электротепловых процессов в полимерной изоляции кабеля с воздушным включением при возникновении единичного частичного разряда |
| topic | полиэтиленовая изоляция силового кабеля воздушное включение частичный разряд компьютерное моделирование |
| topic_facet | polyethylene insulation of power cable air inclusion single partial discharge computer modeling полиэтиленовая изоляция силового кабеля воздушное включение частичный разряд компьютерное моделирование |
| url | https://techned.org.ua/index.php/techned/article/view/1469 |
| work_keys_str_mv | AT kučerâvaâin computermodelingofelectrothermalprocessesinpolyethyleneinsulationofcablewithairinclusionatsinglepartialdischarge AT kučerâvaâin kompʹûternoemodelirovanieélektroteplovyhprocessovvpolimernojizolâciikabelâsvozdušnymvklûčeniemprivozniknoveniiediničnogočastičnogorazrâda |