The effect of material properties to electric field distribution in medium voltage underground cable accessories
Väkeväinen, Kenneth (2010)
Väkeväinen, Kenneth
Arcada - Nylands svenska yrkeshögskola
2010
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010111514454
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2010111514454
Tiivistelmä
The purpose of this thesis was to study how material properties affect the electric field distribution in medium voltage underground cable accessories. A termination and a joint are two common types of products used with underground cables. The basics of the electric field and field distribution in underground cables and cable accessories were first studied through literature. The structure of terminations and joints and the critical parts in these products were also defined through literature. The aim was to find an optimal solution for the current structure of a heat shrinkable AHXAMK-W cable termination and joint. Cable accessories for other cable types were not studied since the general structure is similar in all products. The optimization was done by comparing the differences of eight material setups with the help of simulation software. The relative permittivity and conductivity of insulators were modified to study the seriousness of each property. The software that was used for the simulations was COMSOL Multiphysics. An additional AC/DC-Module was used to be able to simulate electric fields. Simulation reliability was verified based on high voltage tests and test results of previously tested products. The future use of simulation software in product development was also evaluated in this thesis. Arbetets syfte var att forska hur material egenskaperna påverkar elektriska fältets utspridning i mellanspänningsjordkabelprodukter. Avslutningar och skarvar är allmänna jordkabelprodukter och elektriska fältets utspridning spelar stor roll i hållbarheten och livslängden för dessa produkter. Grunderna om elektriska fältet och dess utspridning i mellanspännings kablar, -avslutningar och -skarvar forskades först i litteraturen. De kritiska delarna i en jordkabel avslutning och skarva definierades också genom litteraturen. Målsättningen var att hitta en optimal lösning för den nuvarande strukturen av värmekrympbara AHXAMK-W avslutningar och skarvar. Inga andra kabeltyper forskades i detta arbete för att strukturen i jordkablarna är allmänt liknande. Optimeringen utfördes genom att jämföra skillnader mellan åtta olika uppbyggnader för produkterna. Skillnaderna jämfördes med hjälp av en simuleringsmjukvara. Genom att ändra på relativa permittiviteten och konduktiviteten kunde påverkan av båda egenskaperna studeras. Mjukvaran som användes för simuleringarna var COMSOL Multiphysics. En tilläggs AC/DC modul användes för simulering av elektriska fältet. Simuleringsresultaten kontrollerades genom att utföra högspännings tester för jordkabelavslutningarna. Gamla test rapporter användes för att kontrollera simuleringsresultaten för jordkabelskarvarna. Användbarheten av simuleringsmjukvara i produktutveckling uppskattades också i detta arbete.