Role of semiconducting screens on water treeing in medium voltage XLPE cables دورة الأحجبة النصف موصلة في التشجير المائي في كابلات الجهد المتوسط المعزولة بالبولي إيثيلين ذات التشابك العرضي

Abstract

Water treeing is a predominant mechanism of premature failure of underground XLPE distribution cables Recent studies show that insulation degradation is due to injection of hydrophilic ionic species into the insulation and its rupture under the action of electromechanical and electro chemical processes operating at the microscopic level in the presence of strong field enhancement Therefore the ionic contamination in semicon screens as well as in the matrix of insulation play dominant role But most of these findings are based on the studies carried out on molded insulation plaques The present study focuses on the role of contaminants in the semiconducting screens of medium voltage XLPE insulated cables commonly used in electric power utilities Effect of two purposely selected ionic aqueous species on the treeing parameters evolved in these cables as a result of accelerated stress aging in the presence or absence of outer semiconducting screens has been studied Results show that ionic impurities present in semicon screens that belong to transitional metallic group do catalyze the treeing process If the semiconducting screens are produced and extruded over insulation using extra clean carbon then these will act as a barrier toward the degradation of cable's insulation Based on the results and their analysis it is postulated that if some suitable ion trapping materials are blended in the base matrix of semiconducting screens the water tree growth in polymeric insulation can be effectively retarded

يمثل التشجير المائي آلية مهمة في الانهيار المبكر لكابلات التوزيع الأرضية تشير الدراسات الحديثة إلى أن تناقص جودة العازل تكون بسبب تغلغل أيونات الماء في العازل ومن ثم تكسرها تحت تأثير عمليات كهروميكانيكية وكهروكيميائية ذات مستويات متناهية الصغر وتحت تأثير مجال كهربائي مركز، ولهذا يلعب التلوث الإيواني في الأحجبة النصف موصلة وفي خلايا العازل دور مهم تلك النتائج أتت من دراسات عملت على عوازل صبت على شكل ألواح هذه الدراسة تركز على دور الشوائب في الأحجبة النصف موصلة لكابلات الجهد المتوسط المعزول بالبولي إيثيلين ذات التشابك العرضي والمستخدم بكثرة في شركات الكهرباء، وقد درس تأثير نوعين من المحاليل المائية والمختارة عمدا على نمو الأشجار في تلك الكابلات المعرضة للتعتيق المتسارع بسبب زيادة المجال الكهربائي على العازل وذلك في حالة وجود أو عدم الأحجبة النصف موصلة الخارجية النتائج تشير إلى أن الشوائب الإيوانية الموجودة بتلك الحواجب والتي تنتمي إلى المواد الانتقالية تحفز تكوين الأشجار إذا أنتجت تلك الحواجب باستخدام كربون نقي جدا وبثقت على العوازل فإنها ستكون موانع لتناقص جودة عزل الكابل، وبناء على نتائج هذا البحث وتحليلها فإنه بالإمكان إعاقة نمو الأشجار المائية في عزل الكابلات في حالة مزج مواد امتصاصية مع مواد الأحجبة النصف موصلة