I n d o n e s i a n  J o u r n a l  o E l e c tr i c a l  E n g i n e e r i n g   a n d  C o m p u te r  S c i e n c e   V ol .  8,   N o.   1,  O c t ob er  20 17 ,  pp 1 77   18 3   D O I :  10. 115 91/ i j eec s . v 8 .i 1 . pp 1 77 - 18 3           1 77       R ec ei v ed   J u ly   6 ,  20 1 7 ;  R ev i s ed  S ept em ber   1 ,   20 1 7 ;  A c c ept ed  S ept em ber   1 3,  2 0 17   Cab le T est  an d   B r e a k d o w n V ol ta ge  D e te r mi na ti on o Jo y se n se   Ca b le  In su la t io n       M u h a m m a d  b i n  Y a h y a * M u h a m m a d  N a z r o l n i   A z m i  b i n  I z a n i   F ac u l t y  of  E l ec t r i c a l  E ng i ne er i ng,  U ni v er s i t y  T ec hn ol o gy  of   M A R A   M al ay s i a,  40 450 S hah  A l am ,  S el a ngor ,   M al ay s i a   *C or r es po ndi ng a ut hor ,   m o hdy ahy a@ s al am . ui t m . ed u. m y n a z r ol ni az m i @ hot m ai l . c o . uk         A b st r act     Cr o s s - l i n k ed  P ol y et hy l ene  ( X LP E )  ha s  b een  u s ed  as  t h e i ns ul at i o n f or  p ol y m er i c  pow er  c a bl e s   f or   i t s   s up er i or   a dv a nt ag es .   T hi s   t y pe  of   c a bl i ns ul at i on  ar f am ous l y   k now and  u s e f or   t he i r   goo d   di el ec t r i c  pr oper t i es ,  m ec ha ni c al  pr oper t i e s ,  t her m a l  pr op e r t i es ,   and  pr oba bi l i t y  t o be  ut i l i z ed at  hi gh   t em per at ur e.   T hi s   s t u dy   i s   of   f our   ( 4)   par t s ;   des i gn i ng  s ui t a bl m et hod  f or   c ab l t es t ,   ac c el er at ed  t e s t i n g   pr oc e dur e s  ap p l i ed t o X LP E  i ns ul at i o n f or  hi g h v ol t age  c ab l es ,  onl i ne p ar t i a l  di s c h ar ge de t er m i nat i on,  an d   agi ng  t es t .  T s t u dy  t he i ns u l at i on  dur a bi l i t y  t o A C  hi gh v o l t age  oper at i o n,  t h e br e ak d ow n s t r e ngt and   agi ng w er e i nv es t i gat ed und e r  di f f er en t  s et t i ng of  t em per a t ur e.  T he br e ak d ow n v o l t ag es  of  X LP E  w er m eas ur ed  at  di f f er ent  t em per at ur e s  of  300C ,  5 00C  an d f i n al l y   at  700C .  L as t l y ,  t he ag i n g ef f ec t  of  c a bl e   i ns u l at i on  w a s   ob s er v ed  by   c ondu c t i n t he   A C   br ea k dow n   v ol t age  t es t   af t er   t he  a gi n pr oc e s s .   R es u l t s   s how ed   t h a t   t h br eak dow v ol t ag an a gi n of   X LP E   c ab l es   w i l l   de c r ea s w i t i nc r eas of   t em per at ur e   s et t i ng.       Ke y w o rd s C abl e T e s t ,  A C  B r e ak dow n  v o l t ag e,  A g i ng  ef f e c t ,   T her m al   s t r e s s ,  P ar t i a l  D i s c h a r ges          C o p y r i g h t   ©   2 01 7   I n s t i t u t e  o f  A d v a n c e d  E n g i n e e r i n g  a n d   S ci en ce .  A l l  r i g h t s r es er ved .       1 .  I n tr o d u c ti o n   C abl e pl a y s  a  v i t a l  r ol e t o  t r ans m i t  el ec t r i c i t y  f r om  t he ge ner at i on  par t  t di s t r i but i o net w or k .   T he  t r ans m i s s i on and d i s t r i bu t i o net w or k s   a r e us i ng  s pec i f i c  c abl es  t di s t r i b ut t h e   s uppl y   t f ul f i l l   t he   c ons um er s   dem and   [ 1] .   T her ar m an y   t y p es   of   c ab l es   us e d   i n   t h p o w er   net w or k s .   T hos c abl es   w i l l   be  d i v er s ac c or di n t o   t h ei r   v ar i at i on  of   s i z e,   l en gt h,   and  us a ge   at   di f f er ent  l e v e l  of  v o l t a ges .  I n f ac t ,  c abl es  a l s o ha v v ar i ous  t y pe  of  i ns ul at i on.  T he  us ual  t y p es  of   i ns ul at i on  us ed  i i nd us t r y  no w a da y s  ar P o l y v i n y l  c hl or i de ( P V C ) ,  P o l y et h y l en e ( P E ) ,   C r os s - l i nk ed  P ol y et h y l e ne  ( X LP E ) ,   E t h y l en P r o p y l e ne  R ubb er   ( E P R )   a nd  pap er / oi l .   P E   m at er i al   w as   c hange b y   X LP E  as   a   ne w  al t er nat i v w a y   [ 2 ] .   E ac of   t hem   ha v t he i r   o w n   s pec i al   c har ac t er i s t i c s  t h at   l at er   w i l l  b e c hos e n b y  c o ns u m er s   bas ed on  t h ei r  s pec i f i c at i o ns .   XL PE   c abl es   c an  o per at at   c ond uc t or   nor m al   t em per at ur of   90 0 C ,   w i t 1 30 0 C   b ei ng  t h e   em er genc y   c ondi t i o n,  an d 250 0 C  f or  s hor t  c i r c ui t  c ondi t i o n   [ 3 ] .  H o w e v er ,  t he c ab l e i ns ul at i o n m a y   det er i or at e  du e m an y  f ac t or s   s uc h as  el ec t r i c  s t r es s  an d t her m al  s t r es s  ov er   t he  l i f et i m e t hat  c a r educ e t h e d i e l ec t r i c  s t r en g t h.   H i gh  V o l t a ge ( H V )  c ab l e i s  t he m os t   s i gni f i c ant  e qu i pm ent  i n t r ans m i s s i on l i n e and   di s t r i b ut i on  n et w or k .   T hus ,   t he  h i gh  v o l t ag c abl m us t   al w a y s   be  i go od  c on di t i on.   T he y   m us t   hav e s t r ong d ur ab i l i t y  t w i t hs t and s t r es s  and s ho ul d n ot  be t or i n s hor t  p er i o d of  t i m e   [ 4 ] .  H ig h   v o l t ag e i n dus t r y  no w   i s  f r equent l y  f ac i ng pr o bl em  t o de t er m i ne t he s ui t ab l e s t r eng t h c apab i l i t y  of   c abl e   t o be us ed at  pr op er   pl ac e.   R es ear c hes  h av e be en c o nduc t ed  b y  m an y   gr oups   o n   dev el opi n g t he d i f f er ent  t ec hni q ues  an d t es t s  on t es t i ng t he pr o per t i es  of  c abl es  bef or e t he   c abl es  ar e b ei n g i ns t al l ed i n t he i ndus t r i es ,  i n o per at i n g c ondi t i o n of  c abl es  i n t h e i nd us t r i es  or  i n   f i el d t es t s  an d dur i ng t he p os t   m or t em  of   c abl es   w i t h f ai l ur es .  T he t es t s  hav e be e n c onduc t e d t o   i m pr ov e t he qu al i t y   and  pr ol o ng t h e t i m e s er v i c es  of  t he c abl es .  T hi s  t es t  l ead s  t o t he bet t er   qua l i t y  of  c ab l es  an d s er v i c es  i n t he  i nd us t r i es   i n t he f u t ur e.     Moham m ed  H an i f   pr opos e s   P r i nc i p l es   and   A pp l i c at i o ns   of   I ns ul at i on  T es t i n w i t D C   w her i he  d i s c us s ed an d  des c r i be d t h e c om m on i ns ul at i n g m at er i al s ,  t he i r   app l i c at i on  an des i r ab l pr o per t i es   [ 5] .   T he  pr oj ec t   us ed  s ev er a l   t y p es   of   t es t   s uc as   T i m e - R es i s t anc T es t ,   S t ep  V o l t ag T es t   and  D i s c har ge  B as e T es t .   A l l   of   t he  t es t s   t hat   ha v b een  c o nduc t e ar t o   det er m i ne  an an al y z e   t he   bas i c   i n i t i at or s   of   i ns ul at i o degr a dat i on ,   t i de nt i f y   t he  c aus es   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.   8 N o.   1 O c t o ber   20 17  :   1 77     1 83   178   ef f ec t s  o f  i ns ul at i on f ai l ur es  and  t o  t es t   t he  qu al i t i es  of   t he c a bl es  i ns u l at i o ns .  T he  pr oj ec t  s ho w n   t hat   t he  t es t s   c an  b us ed  t i m pr ov t he  s y s t em   per f or m anc e,   s y s t em   s a f et y ,   s y s t em   r el i ab i l i t y   and ec o nom i c  as s et   m anagem ent  al t ho ug h t he r es u l t s  s how n t hat  t he i ns ul a t i o n degr a dat i on   c annot  be el i m i nat ed.   Y i g an g Li u,  C h ang X ue  and  G ang L i u,  i n t h ei r  pa per  “ A nal y s i s  f or  A C  V o l t a ge W i t hs t and   T es t   of   H V   X LP E   P o w er   C abl e”   di s c us s ed  on  ho w   ef f ec t i v t h A C   v ol t ag w i t hs t and  t es t   w er on ex p os i ng  a l l   pot e nt i al   de f ec t s  i n c abl es  [ 6] .  T he pr oj ec t s  w er w or k i ng  on t o f i n d an d an al y z e   an y  d ef ec t  t hat  m a y  be a b l e t o oc c ur   dur i ng t h e op er at i n g,  an d i nc r eas i ng  v ol t a ges  ar e bei ng   i nj ec t ed  i nt o t he  c abl e s am pl es .  M . S haf i q,   M.  Le ht o ne n,  M.  I s and  L.  K ut t  h av des i g ned s om t es t s   f or  t hei r  “ O nl i ne P a r t i al   D i s c har ge  D i ag nos t i c s  i n Med i um  V ol t ag B r anc hed  C abl N et w or k s  pr oj ec t  w her e t he pr oj ec t  pr es ent e d a t ec hni que on  l oc al i z i n g par t i al  di s c har ge f or   br anc he c abl n et w or k   [ 7] .   D ue  t a dv anc e qu i pm ent ,   t he  pr oj ec t   has   c ond u c t ed  t es t   t hat   w as   ab l e   t det ec t   t h l oc a t i on   of   t h p ar t i a l   di s c har g e   al ong   t h br a nc hed   c ab l e   net w or k .   T hi s   pr oj ec t  s how ed t ha t  t he  onl i ne d i s c har ge d et er m i nat i o n c an be us ed as  a  pr ev en t at i v m ai nt enanc t oo l  f or  c abl s y s t em .     C abl t es t s   ar e   s ol u t i o ns   t hat   de l i v er   i nf or m at i on  a nd   dat f r om   anal y s i s   of   t h c abl es   t hat  m eas ur e t he c ond i t i on  of  t he c abl es   w h et h er  t he  c abl es  ar e i n g oo d c ond i t i on  t o be us e d i n   t he t r ans m i s s i on of  el ec t r i c al  po w er .   H enc e f r om  t hi s  poi nt   of  i nt er pr et at i on,  t he br eak do w n   s t r engt h of  X LP E  i ns ul at i on  t y pe of  c abl e s  ar e   t o be i nv es t i ga t ed i n or der  t o s pec i f y  t he  di el ec t r i c   s t r engt hs  a nd  br eak do w n v ol t a ges   u nder   di f f er ent  s et t i ng of  t em per at ur e.   T hi s  r es ear c h and s t ud y  c o ul pr o v i d e m an y  p ot e nt i al   benef i t s  es pec i a l l y  t o h i g v ol t a ge   i n d u s tr y It  w i l l   ben ef i t   t he  i ndus t r y   m os t l y   o ec onom i c al   as p ec t t h a t   w il g i v e   e nhanc e   pr of i t s   t t he i ndus t r y,  w h e n   t he  c abl e s  dur ab i l i t y   and a gi n g c ondi t i o ns   w er e obt ai n e d,   s o t he y  c a m a k e pr edi c t i on on t he c a bl e s  l i f e ex pec t a nc y .   O t h e r  t han t hat ,  t he f i nd i ngs  of  t hi s  r es ear c c oul pr o v i de  bas el i n i n f or m at i on  t f ut ur r es ear c her s   on  t he  pr o per t i es   of   br e ak dow n   s t r engt of   X LP E   t y pe   of   i n s ul at i on  c a bl i n   r egar d   t t he  a gi n of   t hes c a bl es .   T hi s   s t ud y   w i l l   hel p t hem  r ev eal  pr o bl em s  and s ol ut i o ns  t hat  m os t  o f  t he ot her  r es ear c her s  w e r e not  abl e t o   di s c ov er .     T m a k e  t hi s   s t ud y  s uc c es s f ul ,   t her ar 4 goa l s   t hat   m us t  be ac hi ev e at  t he  end of   s t ud y .  F i r s t  i s  t he c ab l e t e s t  des i gn ed t be ef f ec t i v e  t o t es t  t he  br eak do w n s t r engt h of  c abl e   s a m pl es .  S ec on dl y ,  t o d e t er m i ne t he br eak do w n s t r engt h of  X LP E   i ns ul at i on  t y pe of  hi g h   v o l t ag c abl es   under   d i f f er ent   t em pe r at ur es ,   an t det er m i ne  t he  a gi ng  ef f ec t   of   X LP E   i ns ul at i on  of  hi gh  v ol t age c abl es  [ 8] .   T heor i es  s t at e d t hat  t h e d ec r eas e i n br e ak do w v o l t ag e f or   X LP E   c a bl e   s am pl es   as   t e m per at ur k eep  i nc r eas i n g   i s   gen er al l y   as s um ed  t b t he  ef f ec t   o f   dw i nd l i n a gi ng   i n   X LP E  i ns u l at i on  s am pl es .   L as t l y ,   t h v al ue  of   par t i a l   d i s c har ges   w as   det er m i ned d ur i n g t h e br e a k dow n t es t s  of  t he c ab l es .       2.  R e sea r ch  M et h o d   2. E xp e r i m en t  1:  C ab l e T est   T he c abl e s am pl es  us ed  i n  t he c ab l t es t s   w er e J o y s e ns e   R ar E ar t h  A l um i ni um  X LP E   c abl es  s i z ed  240  m m 2   and  195 m m 2   s i ngl e c or e d u nar m our ed,  r at ed  at   0. 6/ 1 k V .     T he l e ngt h of   t he c abl e s am pl es  w er e 2   m  l ong.  A  c abl e t es t  t ec h ni q ue  w as  des i gne d i n t h e  H i gh V ol t age   Labor at or y ,  F ac u l t y   of  E l ec t r i c al  E ngi neer i ng ,  U i T M,  S hah A l am .   T he A C  i ns ul at i on c abl e t es t   w as  c ar r i ed o ut  t det er m i ne t he br eak dow v ol t ag e or  t he  di el ec t r i c  s t r engt h of  t he c ab l e   i ns ul at i on  w he i nc r eas i ng   v o l t a ges   w er i nj ec t ed   t o   t he  c a bl e   s am pl e.   I n   t h i s   e x per i m ent ,   t he   w hol e 2 m  c abl w as  us ed .         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     T   C abl e T es t   and   B r eak d o w n V ol t age  D et er mi nat i on  of  J oy s ens e   ( Muha mm ad  bi n  Y a hy a )   179           ( a)             (b )   F i gur 1.  ( a)   S c hem at i c  di a gr am  of  C abl e T es t  s et  up  i n H i gh  V o l t ag e L abor a t or y   ( b)  A c t ua l  C a bl e T es t  s et  u p i n  H i gh  V o l t ag e L abor a t or y       T he s t ar t i ng   A C   v o l t a ge  w as  5 k V   w i t i nc r em ent  of  1 k V  ev er y   10 s ec on ds  unt i l   br eak dow w as   r eac he d.   T hi s   t es t   w as   p er f or m ed  on  t he  2 40m m 2   c abl a nd  r e p eat e w i t t he   195 m m 2   c abl e.  R es u l t s   w e r e t abu l at ed.   T h e onl i n e par t i al  di s c har g es   t es t   i s  a t ec hni que f or  m eas ur i ng t he dam aged  t hat  has   t ak en  pl ac i t he   i ns ul at i o of   t he  c abl w hen  t he  i n s ul at i on  r eac hed  i t s   m ax i mum   br ea k dow n   v o l t ag e.  T he  s am pl e c ab l e t hat   w a s  i nj ec t e w i t i nc r ea s i ng  v o l t a ges  un t i l  i t s  br eak do w v o l t ag e   r eac hed ha s   bee n t a ppe d   w i t h e ar t h ed   w i r e o n t h e  out er  i ns u l at i o n,   and   t he  on l i n e p ar t i al   di s c har ges   r e adi ng  ca n   be  r ec or ded  a t   t he   ex ac t   m o m ent   of   t he  br eak do w of   t he  i ns u l at i o n   of   t he c ab l e .   T he r ea di ng of  t he o nl i ne  par t i al   di s c har ges   w i l l  d et er m i ne  w h et he r  t he  c ab l e i s   qua l i f i ed  f or  t he r ea l  o per at i on i n t h d is t r ib u t i o n   n et w or k .       2 . 2   E x p e r m e n t 2 S e p a r a t e  I n s u l a ti o n  T e s t a t D i ffe r e n t T e m p e r a tu r e s   T he  J o y s e ns e R ar E ar t h  A l um i ni um   11 k V   X LP E   c abl s am pl w as  us e d i n t hi s   i ns ul at i on t es t .  T he  i ns u l at i on  of  t he 1 1 k V  c abl w as  c ut  i nt o 5 c m  l ong s ec t i ons .   T hen,  t he P V C   out er  c ab l w as  r em ov ed  f i r s t   f ol l o w ed   b y  t he a l u m i ni um   s hi el d ,  s em i - c onduc t or  l a y er  a nd   c onduc t or .  O n l y  t h e i ns ul at i on l a y er  an d c on duc t or  s h i el w as  l ef t .   N ex t ,   t he  s am pl es   w er pl a c ed  in   hot   pr es s   m ac hi ne  f or   m i nut es   at   pr es s ur of   1000   P s i  a nd t em per at ur e s et t i n g of  90 o C .  T hi s  pr oc ed ur e  w as  per f or m ed at  P ol y m e r  l abor a t or y   of   F ac ul t y  of  C hem i c al   E ng i n eer i n g ,  U iT M .  A f t er  t he  pr o c es s  ended,  al l  of  t h e s am pl es  c ha nge d   f r om  c y li n d r ic a l   s ha pe  t p l at e - l i k e s hape.   N ex t ,   t h s am pl es   w er pl a c ed  at   hot   pr es s   m ac hi ne  f or   m i nut es   a t   pr es s ur of   100 P s i   an t em per at ur s et t i n of   90 o C   bot h   of   t hem   w a s   t r i m m ed  b y   us i ng  k ni f e.   T her e ar e f our   s a m pl es  o v er a l l   w h i c h c an  be c a t eg or i z ed  i nt t w o.   F i r s t  c at e g or y   i s  t h s t a nd  al one   XL PE  ( S am pl e 1)   w h i l e t h e ot her  i s  t he X LP E  s am pl w i t P V C  c ov er  ( S am pl e 2) .                                       ( a)       (b )   F i gur 2.  ( a)  X L P E  c ut  s am pl e ( S am pl e 1) ( b)  X L P E   w i t P V C  c ov er  c ut  s am pl e ( S am pl e 2)       S am pl e 1  and    S am pl 2   r eq ui r ed  a  s p ec i al  d i e l ec t r i c  t es t .   S i nc t h ex p er i m ent   r equi r e bot e l ec t r i c a l   s t r es s   and  t e m per at ur s t r es s ,   s ui t abl A C   br eak do w t es t   w as   us ed   f or  t he ex per i m ent .  T he s a m pl es   w er w ar m ed up t o   30 o C ,  50 o C  an d 70 o C .   W hi l w a i t i ng f or  t he   s a m pl e t r e ac h s p ec i f i c  t em per at ur v a l ue ,  t he  pr epar at i o of  A C   br eak do w t es t   w as   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.   8 N o.   1 O c t o ber   20 17  :   1 77     1 83   180   per f or m ed.  O nc e i t  h ad  r e ac hed t he  r e qui r e d t em per at ur e,   t he s am pl w as   br o ught   di r ec t l y   t o   per f or m  A C  br eak do w n t es t .  A l l  of  t h e pr oc e dur es   w er e  per f or m ed at  H i gh  V o l t a ge  l ab or at or y .                                               F i gur e 3. P r epar a t i o n B ef or e C on duc t i ng  A C   B r eak do w n T es t   of  t he s am pl es       A l l  t he s am pl es  i A C  br e ak dow v o l t ag t es t   w er t o be  c on duc t ed  b y   us i ng  s pec i al   equ i pm ent  pr epar at i on.   A  poi nt - pl ane e l ec t r od e and  t w o guar r i ngs  i nc l u di ng  s c r ew s  w er e   us ed.   T he  po i nt - p l an e l ec t r ode  w as   at t ac he o t op  of   t he  s am pl and   be i n s and w i c hed   b y   t he g uar d r i ngs  a nd t he n s c r ew ed u p t o  ens ur e  t her e a r e no ex c es s  a i r  f l o w  at   t he  s a m pl e .              T he t i m f or  v ol t ag e i nj ec t io n   w as  s et   t o 15 s ec on d s  f or  ev er y   i nc r em ent  of  1 k V  t o   ens ur e t he  pr op er   v o l t ag e t r ans f er  t hr oug t h s am pl e .  S am pl e 1  an S am pl e 2   w er e s ubj ec t ed   t o c om bi nat i on  of  el ec t r i c al  s t r es s  and  t her m al  s t r es s .  T he m eas ur e m ent s  w er c onduc t e d at   30oC ,   50 oC  a nd 7 0oC  ac c or di n g l y .   T he  A C  b r eak dow n v o l t a ge dat a  under  di f f er ent   t em per at ur w er e r ec or ded  and  ana l y s ed.     T her m al  agi ng  pr oc edur had t be per f or m ed   on al l  of  t he s am pl es  w i t h dur a t i on  of   t hr ee da y s .  T he  T e m per at ur e ( and hum i di t y )  C h am ber ,   P l at i n ous  J  s er i es  t y p e  w as  u s ed t c onduc t  t h e a gi ng t es t .  V ar i ous  t em per at ur e s et t i n g c a n be s e t  i n a  da y .  T he c ha m ber  w as  s et  at   30oC  f or  t h e f i r s t  s i x  hou r s  and be i n g i nc r eas ed  i n  t hr ee  hour s  t o r eac h 6 0 oC .  T hen,  t he   t em per at ur w as   k e pt   s t eadi l y   at   60o C   f or   anot her   s i x   hour s .   T he t he   t em per at ur w as   r educ ed t 40oC   a t  a  s t eady  r at e   w i t h i n  t hr e e h our s   and  k ept   c o ns t ant   f or   a not her   si x h o u r s.   T he c y c l w as  t be r e p eat e d f or  ano t her  t w da y s .   T he  s am e A C  br e ak do w n t es t   w as   per f or m ed on  t he  s am pl es   af t er   t he   t hr e da y s  ag i n g   pr oc es s ,  a nd t he  r es ul t s   w er e   r ec or d ed   and ana l y z e d.       3.   R e su l t s an d   A n al y s i s   R es ul t s   of   t he  r es ear c f r om   t he  abo v ex per i m ent s   w er t ab ul at ed  and  a na l y z ed  an di s c us s ed.     3. 1.   E xp e r i m en t   1:  C ab l e   T est  R esu l t s   T abl s h o w   t h at   t he  br e a k dow v o l t ag of   t he   c ab l e   ha d   d ec r eas e as   t h t es t   w as   r epeat ed.   T hi s   hap pen ed  w hen   t he   ear t h e d   wi r e   wa pl ac ed  at   t he  s am p os i t i on  t hr oug hou t   t he  t es t .   W hen  t he  e ar t h e d   wi r e   wa s   t a ppe a t   t h d i f f er ent   par t s   of   t he   ou t er   i ns ul at i o of   t h c abl e  ( f or   ex am pl e at   t h e m i ddl e  of  t he   c ab l e) ,  t he br eak dow v o l t a ge  of  t he  i ns u l at i on   r em ai ned  t he  s am e v al u e ,   w hi c wa s  ar ou nd  21   k V.       T abl e 1.   AC   c ab l t es t  br ea k dow v o l t ag e   r e s u lt   Te s t   S am ple 1 ( K V )   S am ple  2   (KV)   1   21. 35   20. 6   2   20. 52   19. 77   3   19. 68   18. 53   4   14. 00   13. 76       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     T   C abl e T es t   and   B r eak d o w n V ol t age  D et er mi nat i on  of  J oy s ens e   ( Muha mm ad  bi n  Y a hy a )   181   S am pl e 1:   240   mm 2   0. 6/ 1K V  s i n gl e c or e un ar m our ed   c abl w i t h  X LP E ,  b i nd i n g   t ape   and  out er  s hea t i ns ul at i o n   S am pl e 2:  19 5   mm 2   0. 6/ 1K V  s i n gl e c or unar m our ed  c abl e   w i t h X L P E ,  b i nd i ng   t ape  and  out er  s hea t i ns ul at i o n   T abl s ho w ed   t he  r e a di n gs   of   t he  o nl i ne  p a r t ia di s c h ar ge   m eas ur ed .   A l l   t he  r eadi ngs   w er e   t ak en dur i ng t he br eak do w n v ol t ag e of  eac h t es t .   T he hi ghes t  par t i al   di s c har ges  r ea di ngs   we r e   r ec or ded a t  t he f i r s t  t es t  f or  bot h c a bl es   w i t 279  pC  f or  t he s am pl and  280  pC   f or   t he  s am pl 2.   A s   t he  t es t s   w er r ep eat e d ,   t he  r ead i ngs   of   t he  onl i ne  par t i al   di s c har ges   w er o bs er v e t be   dec r eas i ng  s l i ght l y   w i t t he  l o w es t   r ead i n bei ng   266  pC   f or   s a m pl e 1   w i t h t h e br eak do w v o l t a ge r ec or d ed  at  1 4. 00 k V ,   a nd  265  pC  f or  s a m pl e 2  at     13. 7 6 k V .       T abl e 2.   AC   c a b le  P a r t ia l  D i s c har ge  r e s u lt   Te s t   S am ple 1 ( pC )   S am ple  2   ( pC )   1   279   280   2   270   270   3   269   268   4   266   265       I t   c an  b s een   t ha t   t he   on l i ne  par t i a l   d i s c har ges   c an  b s ai t b t h s am f or   bot h   s a m pl es   t hr oug h t he ex p e r i m ent s  a nd   t he v a l ues   l ie   bet w ee n 28 0 - 265  pC .   T hes e v a l ues   pr ov i de  a go od i nd i c at i on  of  t he c abl i ns u l at i on ,  as  t he l i m i t  v al ues  of  ac c ept abl e l e v e l  of   par t i a l  d i s c har ges   w er w a y   b el o w  50 0 pC  f or  l o w  t m edi u m  v ol t age c a bl es  [ 9] .     3. 2.   E xp e r m en t  2:   S ep ar at e I n su l at i o n   T est  at   D i ffe r e n t T e m p e r a tu r e s  R e s u l t s   A C  br eak dow v o l t ag w a s  af f ec t ed  b y   v ar i at i on  of  t em per at ur e s et t i ng.   B r eak do w n   v o l t ag w i l l  dec r e as e i f  t he   t em per at ur e i s  i nc r eas ed  [ 1 0]   T abl e 3  be l o w   pr es ent s   t h e m eas ur ed A C  br eak do w n v ol t age  d a t a of  a l l  t he   S am pl e 1  an S am pl e 2  w i t h  di f f er ent  s et t i ng  t em per at ur e.   T he r es ul t s  ar e s ho w gr ap hi c a l l y   i n F i gur e 4 .       T abl e   3.   Meas ur ed A C   B r e ak dow V o l t a ge dat a   at   D i f f er ent   T em per at ur e s   T e m per at ur e ( o C)   30   50   70   B r eak dow V ol t age ( k V )   S a m pl e 1   19. 2   18. 2   17. 2     S a m pl e 2   21. 2   20. 5   19. 2   B r eak dow n   F i el d S t r engt ( k V / mm)   S a m pl e 1   9. 6   9. 1   8. 6   S a m pl e 2   10. 6   10. 25   9. 6           F i gur 4.   A C   B r eak do w V ol t a ge  v s  T e m per at ur e f or  S am pl es  1 a nd 2   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                            I SSN :   25 02 - 4 752                    I J E EC S   V o l.   8 N o.   1 O c t o ber   20 17  :   1 77     1 83   182   F or  S am pl e 1,  t he  v al u e of   A C  br e ak dow n v ol t ag w as  19. 2  k V  at  30 o w h i l e at   5 0 o C ,   t he br e ak dow v ol t ag e   dec r eas ed t o  18. 2 k V ,   an t 1 7. 2 k V  at  7 0 o C.   Me an w h i l e,  f or  S am pl e 2,   t he  v a l ue  of  A C  br e ak dow n  v o l t a ge a t  30 o C   w as   21. 2  k V .  T he v al ue t hen  dec r eas e d   at   20. 5  k V   at  50 o C ,   a nd  f ur t her   dec r ea s ed at   70 o to   1 9. 2 k V .       T abl e   4.   A C  br eak do w n v o l t age af t er   t hr ee da y s   t her m al   a gi ng     B ef or e agi ng  B r eak dow V ol t age ( k V )   A f t er   agi ng  B r eak dow V ol t age ( k V )   S a m pl e 1   19. 2   17. 2   S a m pl e 2   21. 2   19. 2       T he A C  br eak dow n v o l t a ge  r eadi n g bef or e an d af t er  t h er m al  agi ng  w as  o bs er v e and  c o m par ed.  T he r es u l t  s h o w ed  a d ec l i nat i on  i v a l ue  of  A C   br eak do w v o l t a ge  af t er  t her m al   agi ng pr oc es s .  A C  br eak do w n v ol t ag e t es t   w as  c on d uc t ed o n al l  of  t he s am pl e s  bef or e t he  agi ng pr oc es s  s t ar t ed a nd  t he  v al ues   w er e 1 9. 2 k V  an d 21. 2 k V  r es pec t i v e l y  f or   S am pl e 1 an S am pl e 2.   Mean w h i l e ,   t h v a l ues   of   A C   br eak do w v o l t a ge s   f o r  S am pl e 1  an S am pl 2   w er s l i gh t l y   dec r eas e d t 17. 2 k V   and  19. k V   r es pec t i v e l y  af t er   t he  a gi n g pr oc es s  bei ng  per f or m ed.  T he r es ul t   s ho w ed   a r e duc t i on  of  2 k V  f or  bot h t he s am pl e s .       4 .  C o n c l u s i o n   T es t s  hav e b een p er f or m e d on t he J o y s ens e R ar e - E ar t h H i g h - I r on  A l um i ni um  A l l o y   po w er  c a bl es .  T ec hni q ue f o r  a r eg ul ar  c abl e t es t   w as   d es i gn ed  i t he  H i gh  V o l t a g e La bor at or y   i U i T S ha A l am .   T he  r es ul t s   s ho w   p os i t i v e   out c om w her t he  c a bl es   w hi c ar r at e d   0. 6/ 1  k V  hav e br e ak dow n  v o l t a ges  of  ar ou nd 2 1 k V .  T hi s  i s   w a y   be y on d t h e i ns u l at i o s t r engt des i gnat i o n f or  a 1  k V  c abl e.     S am pl es  of  t h e   i ns ul at i on  m at er i al s   of     t h 11 k V  J o y s ens e  A l um i ni um  po w er  c abl w er e c ut  a nd r em ov e d,  a nd   t es t ed   f o r  it s     A C   br eak dow n v ol t age   w i t h d i f f er ent  t e m per at ur e s.   T he A C  br eak do w v o l t a g w i t h d i f f er ent  t em per at ur e s ho w ed   t h at  t h e s t r eng t h of   br eak dow n v o l t a ge  w i l l  de c r eas e w h en  t he  t em per at ur w as   i nc r eas ed ,   w h i c h w as  bet w ee n   21. 2 k V  t 19. 2 k V  ( S am pl e  2) ,   w h i c h l ook ed c ons i s t e n t  w i t h E x p er i m ent  1,  t h e c a bl t es t .   T he s a m e goes  t o A C  br eak dow v o l t ag e af t er  t her m al  agi ng of  t hr ee da y s  w hi c h   ex per i e nc ed r ed uc t i o n i n A C  br eak do w v o l t a ge  v al ue s ho w e d t h at  t he  br eak do w v o l t ag e   dec r eas ed b y   o n l 2 k V  c om par ed  t o or i g i n al   i ns u l at i o n bef or e t h er m al  agi ng.   I t  c an be  s e en   t hat  t he o nl i ne p ar t i al  d i s c har ges   w er e t he s am e f or  bot h s a m pl es   t hr oug h t he ex p er i m ent s  a nd   t he v al ues   l ie   bet w ee n  280 - 26 pC .   T hes e v al ue s   pr ov i d e a  good  i n di c at i o n of  t he  c a bl i ns u l at i o n,  as  t he  l i m i t  v a l ues   of  ac c ept ab l l e v el  of  par t i a l   di s c har ges   w er w a y   be l o w  500  pC  f or  l o w  t o m edi um  v o l t ag e c ab l es .     A s  a c onc l us i o n,  J o y s e ns e  R ar e - E ar t h H i gh - I r o n A l u m i ni um  A l l o y   po w er  c abl e s  ar e   ex c el l e nt  q ua l i t y  A l um i ni u m  al l o y  c ab l es  s ui t ab l f or  us e i n di s t r i but i o n s y s t em ,  and   c o m m er c i al  and  dom es t i c  el ec t r i c al  i ns t al l at i ons  s uc a s  hi gh - r i s e  c ond om i ni um s .       A c k n o w l e d g e m e n t   I   w ou l d l i k e t o ex pr es s   m y   gr at i t ud e and a ppr ec i at i on  t o Mr  R us d i  B a har an,  t h e ex ec ut i v e   di r ec t or   of   J o y s e ns C a bl S d B hd  f or   s upp l y i ng   s a m pl es   of   t hei r   R ar e - E ar t H i gh - I r on   A l um i ni um  A l l o y  po w er  c ab l es   w h i c h c ont r i but e t o t he  s uc c es s  of  t hi s  r es ear c h.  I  w oul d a l s o l i k t t h ank   R MI   U i T S h ah  A l am   f or   s pons or ng  t he  pr es ent at i o o f   t h i s   pa per   i t hi s   c onf er enc e   us i ng t he Les t ar i   gr an t   6 00 - I R MI / D A N A  5/ 3/ L E S T A R I  ( 0021 / 20 16) .       R ef er en ce s   [1 ]   A .  S m ed ber and D .   W a l d.   T h e R ol of  D eg as s i n g i n X LP E   P ow er ,  v ol .  2 2,  n o.  6,  pp.   5 16,  2 0 0 6.   [2 ]   L.  C ao a nd S .  G r z y bow s k i .   L i fe - T i m e C har ac t er i s t i c s  of  E P R  C abl I ns ul at i on U nder  E l ec t r i c al   an d   T her m al  S t r es s es   p p.  6 32 6 35,  20 13.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J E EC S     IS S N 2 502 - 4 752     T   C abl e T es t   and   B r eak d o w n V ol t age  D et er mi nat i on  of  J oy s ens e   ( Muha mm ad  bi n  Y a hy a )   183   [ 3 ]   P .  M vi   et  al X LP E  I n s ul at ed P ow er  C abl es .   no.  M ,  1967.   [ 4 ]   G .  C or por at i o n,   A nal y s i s  f or  A C  V ol t age  W i t hs t and T e s t  of   H V XL PE Po w e r C a b l e .   v ol .  0,  pp.  666 668,  2 007.   [5 ]   E . M . H a n i f," In s u l a ti o n  T e s ti n g  w i th  D C "   C ur r ent , p p .5 7 - 63,  2 005.   [6 ]   Y .   Li u,   C .   X ue,   and  G .   Li u.     A nal y s i s   f or   A C   V ol t age  W i t h s t and  T es t   f or   H X L PE  c b l e .   2 007  I nt   C o n f. S o l i d  D i e l e c tr i c . IC S D ,   vo l   00 ,  pp.  666 - 668,  200 7.   [7 ]   M .  S haf i q,   M .  Leht onen,  M .   I s a and L.  K ut t .   O nl i ne P ar t i al  D i s c har g e D i agno s t i c s  i M edi um   B r anc h ed C ab l e N e t w or k s .   I n t .  C onf .  P ow er  E ng.  E ner g y  E l e c t r .  D r i v es .   M ay ,  pp246 - 25 1,  2 013.   [ 8 ]   L.   C ao  an S .   G r z y bow s k i .   A gi ng  P h eno m en on  of   1 k V   E P R   C abl I n s ul at i o by   E l e c t r ic a l   an T her m al  S t r es s .   p p.  4 80 48 3,  2012.   [ 9 ]   P .  A r nol d,  A t t i l a K m en t ,  M ar ek  P i pa,  and  F r an t i s ek   J ani c ek .   O n - s i t e P ar t i al  D i s c har g es   M eas ur em ent  of  X LP E  C abl es .   T r a ns a c t i on  on E l ec t r i c al  E n g i neer i ng,   Vo l . 1  ( 20 12) .  N o.  4.   [1 0   D .  F our n i er ,  “ E f f ec t  O f  P r es s ur e A nd T em p er at ur e O n I n t er f a c i al  B r ea k dow n B et w een    T wo   D i el e c t r i c  S ur f a c e,  pp.   229 2 35.   [ 11 ]   A . Fa z a l , M . H a o , A . S . V a u g h a n,  G .  C he n,   J .  C ao,   and H .   W a ng.   T h e   e f f ec t  o f  c om p os it i o n  and  pr oc e s s i ng  on   e le c t r i c  c ha r a c t e r i s t i c s  of  X L P E  i n H V D C  c abl e  ap p li c at i o ns .  no.  J u ne,   pp.   19 2 2,   2016.     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.