Чисельне дослідження електричних характеристик перехресно-зшитого поліетилену для фотогальванічних застосувань

У даному дослідженні проведений детальний чисельний аналіз розподілу електричного поля в діелектричних ізоляторах із зшитого поліетилену (XLPE), що використовуються в лініях електропередач фотоелектричних систем. Моделювання виконано в Mathcad із застосуванням стаціонарних рівнянь електромагнітного поля, з урахуванням геометричних параметрів конструкції провідника: площа поперечного перерізу провідника – 6 мм2, товщина першого шару XLPE – 0,7 мм, другого шару – 0,8 мм. Досліджено вплив співвідношення відносної діелектричної проникності між шарами (ε1 > ε2 та ε1 < ε2) на розподіл потенціалу та інтенсивність електричного поля. Для випадку ε1 > ε2 потенціал на межі шарів досягав 817 В, а максимальна напруженість електричного поля – 1207 кВ/м, при цьому поле було майже рівномірним по обох шарах. Така конфігурація забезпечує високу діелектричну міцність та мінімізацію локальних напружень. Навпаки, при ε1 < ε2 потенціал між шарами зменшувався до 518 В, а максимальна інтенсивність поля зростала до 1735 кВ/м, створюючи локальні піки, що знижують діелектричну міцність та підвищують ризик пробою. Результати підтверджують, що багатошарова ізоляція на основі XLPE ефективно вирівнює електричне поле, а оптимізація товщини та діелектричних властивостей кожного шару дозволяє підвищити діелектричну надійність та зменшити витрати матеріалу. Розроблена чисельна модель є надійним інструментом для оцінки електричних характеристик багатошарових діелектричних ізоляторів та надає практичні рекомендації щодо проєктування та оптимізації високонадійних фотоелектричних кабелів і систем передачі електроенергії. Ці результати особливо актуальні для підвищення безпеки, ефективності та довговічності фотоелектричних установок у низько- та високовольтних умовах експлуатації.