Modelle der Isolationswiderstandsdegradation von extrudierten Stromkabeln unter thermischer Alterung

Der Isolationswiderstand (IR) ist eine wesentliche Kennzahl, die die Isolationsbedingungen von extrudierten Stromkabeln anzeigt. Um eine zuverlässige IR-Simulation als Referenz für die praktische Kabelinspektion bereitzustellen, werden in diesem Papier vier IR-Degradationsmodelle für kabel mit kreuzvernetztem Polyethylenisolation unter thermischer Alterung präsentiert. Zudem werden die Einflüsse der Methodologien und Temperaturprofile auf die IR-Simulation bewertet. Die zylindrische Kabelisolierung wird zunächst in ausreichend kleine Segmente unterteilt, deren Temperaturen durch die gemeinsame Anwendung eines Finite-Volumen-Verfahrens und eines künstlichen neuronalen Netzwerks, um die Bedingungen des thermischen Alterungsexperiments zu modellieren, simuliert werden. Die thermische Degradation des IR wird dann durch Dichotomiemodelle simuliert, die zufällig vollständig degradierte Segmente basierend auf einer Schätzung des gesamten Isolations( schicht)alterungszustands und Diskretisierungsmodellen, die die schrittweise Degradation einzelner Segmente schätzen, erstellen. Darüber hinaus werden uniforme und nicht uniforme Temperaturprofile in die Dichotomie- und Diskretisierungsmodelle aufgenommen, um einen Vergleich zu ermöglichen. Die IR-Simulationsresultate werden nicht nur zwischen verschiedenen Modellen verglichen, sondern auch hinsichtlich der Sensitivität der IR-Simulation gegenüber Segmentgrößen und Degrationsraten diskutiert. Dies bietet den Kabelbewertungstechniker:innen Einblicke in das Modellverhalten als Referenz für die Auswahl geeigneter IR-Degradationsmodelle.