I nd o ne s ia n J o urna l o f   E lect rica l En g ineering   a nd   Co m p u t er   Science   Vo l.   12 ,   No .   1 Octo b er   201 8 ,   p p .   3 7 0 ~ 3 7 7   I SS N:  2502 - 4 7 5 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j ee cs.v 1 2 .i 1 . p p 370 - 3 7 7          370       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s co r e. co m/jo u r n a ls /in d ex . p h p / ijeec s   Spa ce Charg e an d Electri c F ield  A na ly sis  on Co ntam ina t ed  X L PE Insu la tor        M . H . A.   Wa ha b 1 ,   N.   A.   M .   J a m a il 2 ,   E .   Su la i m a n 3 ,   Q . E .   K a m a ru din 4 ,   N. A.   O t h m a n 5 ,   S. M . N. S.  O t h m a n 6   1 De p a rtme n o f   El e c tri c a En g in e e rin g ,   P o li tek n ik   M e rsin g ,   Jo h o M a la y sia   2, 3, 5 F a c u lt y   o f   El e c tri c a a n d   El e c t ro n ic E n g in e e rin g ,   Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   8 6 4 0 0   P a rit   Ra ja,  Ba tu   P a h a t,   Jo h o r ,   M a lay sia   4 F a c u lt y   o f   M e c h a n ica a n d   M a n u f a c tu rin g   En g in e e rin g ,   U n iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   8 6 4 0 0   P a rit   Ra ja,  Ba t u   P a h a t ,   Jo h o r,   M a lay sia   3, 6 Re se a rc h   C e n tre f o A p p li e d   El e c tro m a g n e ti c s,  Un iv e rsiti   T u n   Hu ss e in   On n   M a lay sia   8 6 4 0 0   P a rit   Ra j a ,   Ba tu   P a h a t,   Jo h o r ,   M a lay sia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u n   1 ,   2 0 1 8   R ev i s ed   J u l 1 0 ,   2 0 1 8   A cc ep ted   Ju l 2 5 ,   2 0 1 8       No w a d a y s,  X L P c a b le  h a b e e n   w id e l y   u se d   b e c a u se   it   h a b e tt e r   re sista n c e   th a n   o th e c a b les .   X L P i n su lat io n   h a u n iq u e   f e a tu re in c lu d i n g   a   h ig h   d iele c tri c   stre n g th   a n d   h ig h   in s u l a ti o n   re sista n c e .   A   lo o f   re se a r c h e b a se d   o n   h a rd w a re   a n d   so f t w a re   h a v e   b e e n   c o n d u c ted   t o   p ro v e   th e   e ff e c t iv e n e ss   o X L P E   c a b le  su c h   a A a n d   DC  a p p li c a ti o n a n d   S p a c e   Ch a rg e   Distrib u t io n   m e a su re m e n u n d e HV DC  a H ig h   T e m p e ra tu re .   T h is  re s e a rc h   fo c u se d   o n   a n a ly sis  o f   sp a c e   c h a r g e   a n d   e lec tri c   f ield   o n   X L P c a b le  w it h   e f fe c o f   n o n - u n if o rm   c o n ta m in a ti o n   lay e b y   u sin g   Qu ick f ield   S o f t w a r e .   No n - u n if o r m   c o n tam in a ti o n h a v e   b e e n   a p p li e d   a lo n g   X L P c a b le  u sin g   A rse n ic   T rib ro m id e   (As Br3 ),   Bo ro n   Br o m id e   (BBr3 ),   Et h y len e   Dic h lo ri d e   (CH2 C1 ),   F o rm ic  A c id   (CH1 O2 ),   F o rm a m id e   (CH3 NO a n d   A l c o h o l   e le m e n t.   P re se n c e   o f   th e se   c o n tam in a ti o n   e lem e n ts  re p re se n o f   u n d e rg ro u n d   c o n tam in a ti o n .   T h e   siz e   a n d   lay e o f   th e   c o n tam in a ti o n   w e re   n o n - u n if o r m   ty p e .   F ro m   th e   re su lt s,  it   is  sh o w n   th a lo w e d iele c tri c   c o n sta n o c o n tam in a ti o n   w il a f f e c m o re   o n   c h a rg e   o f   X L P E   in s u lati o n .   A a   c o n c lu si o n ,   it   c a n   b e   se e n   lo we r   d iele c tri c   c o n sta n v a lu e   o f   c o n tam in a ti o n   e le m e n g re a tl y   a ff e c ti n g   th e   p e rfo rm a n c e   o f   X L P i n su lati o n .   F u r th e rm o re ,   siz e   o c o n tam in a ti o n   a lso   in f lu e n c e th e   c o n ten o f   c h a rg e   in   c o n tam in a ti o n   w h e re   th e   b ig g e th e   c o n tam in a t io n   siz e ,   th e   m o re   c h a r g e   c o n tain e d   in   th e   c o n tam in a ti o n .   K ey w o r d s :   Qu ic k f ield   XL P E   ca b le   Sp ac C h ar g e   E lectr ic  Field   Dielec tr ic  C o n s ta n   Co p y rig h ©   2 0 1 8   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   All  rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   N.   A .   M.   J a m ail   Facu lt y   o f   E lectr ical  a n d   E lect r o n ic  E n g i n ee r i n g ,   Un i v er s iti T u n   H u s s ei n   On n   Ma la y s ia  8 6 4 0 0   P ar it R a j a,   B atu   P ah at,   J o h o r ,   Ma lay s ia.   E m ail:  n o r ak m al@ u t h m . ed u . m y       1.   I NT RO D UCT I O N   XL P E   h a s   b eg u n   to   d e v elo p   s in ce   1 9 6 3 .   T h er ar Un d er g r o u n d   P o w er   C ab le,   Di s tr ib u t io n   C ab le,   Ov er h ea d   T r an s m is s io n   L i n an d   I n d u s tr ial  C ab le  [ 1 ] .   R es ea r ch e s   h av b ee n   d o n o n   E lectr ic  f ie ld   C alcu latio n s   f o r   AC   an d   DC   A p p licatio n s   o f   W ater   C o n t r o lled   C ab le  T er m in a tio n   [ 2 ]   an d   Si m u lta n eo u s   Me asu r e m en o f   Sp ac C h ar g Di s tr ib u t io n   a n d   E x ter n al   C ir cu it   C u r r en t   i n   X L P E   u n d er   HVDC   at  H ig h   T em p er atu r [ 3 ]   an d   co n tam i n atio n   [4 - 5] .   No w ad a y s ,   X L P E   ca b le  h as  b ee n   w id el y   u s ed   b ec au s it  h a s   b etter   r esis ta n ce   th a n   o th er   ca b les  [6 - 8] .   T h i m p r o v e m e n o f   t h e   XL P E   ca b le  h as  m ad f r o m   ti m to   ti m u n d er   ex ten s i v r esear ch   in   o r d er   to   p r o v XL P E   ca b le  is   s a f to   u s e.   T h is   i m p r o v e m en w ill  i n cr ea s th d e m an d   o f   in ter n atio n al  m ar k et.   I n   ad d itio n ,   XL P E   ca b le  h as  b ee n   cl ass i f ied   in to   s e v er al  u s s u c h   as  tr an s m i s s io n   an d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S p a ce   C h a r g a n d   E lectric F ield   A n a lysi s   o n   C o n ta min a te d   X LPE   I n s u la to r   ( N .   A .   M.  Ja ma il )   371   di s tr ib u tio n   ca b le,   ae r ial  ca b le,   u n d er g r o u n d   ca b le,   co n tr o l   ca b le, lo w   v o ltag e   ca b le  an d , h ig h   v o lta g d r o p   w ir [ 8 ]   On o f   th e   in ter esti n g   ch ar ac ter is tic  o f   X L P E   ca b le  i s   m a x i m u m   co n d u cto r   te m p er at u r w h ic h   i s   9 0 ˚ C   in   n o r m al   co n ti n u o u s   o p er atio n .   Fu r t h er m o r e,   X L P E   ca b le  h a s   g o o d   h ea t   r esis ta n ce ,   m o is t u r e   r esis ta n ce   a n d   g o o d   r esis ta n ce   to   ch e m ical s   a n d   at m o s p h er e .   XL P E   ca b le  i s   ea s y   to   co n tr o b ec au s i h as  a   s m al ler   o v er all  d ia m eter ,   li g h t er   w ei g h t,  ea s y   to   b in s talled   an d   ea s y   i n   j o in in g   an d   ter m in atio n   [ 6 ] ,   [ 9 ] .   An   u n d er g r o u n d   HV  ca b le  m a y   e x p o s ed   to   v ar io u s   p o ll u ta n ts   ca r r ied   b y   w ater   f lo w   e it h er   o n   th e   s u r f ac o r   in   th s o il.  W ater   co n ten t t h at  w s ee   ar n o t o n l y   w ater ,   b u t it  i s   co n ta m i n ated   as a   r esu lt o f   h u m a n   ac tiv itie s .   Du to   th co n ta m i n atio n ,   t h is   is   li k el y   lead   to   e r o s io n   o f   th ca b le  in clu d i n g   r ed u ctio n   in   life   ex p ec tan c y   a n d   also   p er f o r m an ce   o f   t h ca b le.   B ased   o n   t h is   f ac to r ,   t h is   r esear ch   w er e   d o n to   d eter m i n ef f ec ts   m i g h h a v o n   t h XL P E   in s u lat io n   t h r o u g h   n o n - u n i f o r m   la y er   co n ta m in at io n   r e ac tio n   f r o m   s elec ted   an d   d if f er e n ce s   d ielec tr ic   co n s tan h eld   b y   ele m e n ts   o f   th co n ta m i n atio n .   T h r esu lts   w e r f o cu s ed   o n   s p ac ch ar g a n d   elec tr ic  f ield   s tr e n g th   [ 1 0 ]   A   lo o f   r e s ea r ch   b ased   o n   h a r d w ar an d   s o f t w ar h a s   b ee n   co n d u cted   to   p r o v t h e f f ec t iv en e s s   o f   XL P E   ca b le.   E f f ec o f   te m p er atu r an d   cu r r en d en s it y   w er o n o f   th r es u l ts   b y   u s i n g   XL P E   ca b le.   T h er ef o r e,   th is   r esear ch   w as  u s ed   Q u ic k f ie ld   So f t w ar to   i d en tify   t h e f f ec o f   a n   elec tr ic  f ield   a n d   also   to   id en ti f y   t h s p ac ch ar g in   X L P E   ca b le  in s u lato r   w h e n   ex p o s to   n o n - u n i f o r m   co n ta m i n a tio n   [ 1 1 ] .       2.   RE S E ARCH   M E T H O D   Un d er g r o u n d   ca b les  w er u s ed   in   t h is   s t u d y   a n d   th is   ca b le  w a s   te s ted   ag ai n s co n ta m in atio n   o f   g r o u n d w ater   co n ta m i n atio n ,   t h is   ca n   b id en tifie d   b y   th e   p er m itti v it y   v al u r ep r ese n t ed   b y   g r o u n d w ater   co n ta m i n atio n s   an d   it  i s   e v i d en t h at  th er is   g r o u n d w a ter   co n ta m i n atio n s   as   r e s u lt  o f   t h r esear c h   co n d u cted   [ 1 2 ] .   T h is   r esear ch   u s ed   So f t w ar Q u ick f ield   to   ex a m in t h s p ac ch ar g e,   el ec tr ic  f ield   an d   it s   ef f ec t   o n   X L P E   in s u lato r   [ 1 3 ] .   No n - u n i f o r m   co n ta m in at io n s   h av b ee n   u s ed   in   t h is   r esear ch .   I n   ad d itio n ,   to   co n f ir m   t h p r esen ce   o f   c h ar g e,   th elec tr ic  f ield   w as   u s ed   as  m ea s u r e m e n t.  A r s e n ic  T r ib r o m id ( A s B r 3 ) ,   B o r o n   B r o m id ( B B r 3 ) ,   E th y len D ich lo r id ( C H2 C 1 ) ,   Fo r m ic  A cid   ( C H1 O2 ) ,   Fo r m a m id ( C H3 NO)   an d   A lco h o w er u s ed   i n   th i s   r ese ar ch   [ 1 4 ] .   T h co n ta m i n atio n   t h at  h a s   b ee n   u s ed   f o r   th is   r e s ea r ch   ar s h o w n   i n   T ab le  1   an d   T a b le  2   b elo w .   T h s i m u lat io n   w as  r u n   b ased   o n   th ese  p r o p er ties .   T h d ielec tr ic  co n s ta n o f   t h co n ta m in a tio n   w as  i n s er ted   in   th e   m ater ial  p r o p er ties .   Dif f er en v alu o f   d ielec tr ic  co n s ta n h a s   r ep r esen t.       T ab le  1 .   T h d if f er en t p r o p er ties   u s ed   f o r   co n ta m i n atio n   [ 4 ] ,   [ 1 5 - 18]     C h e mi c a l   F o r mu l a   S t a t e     D i e l e c t r i c   C o n s t a n t   B o r o n   B r o mi d e   BBr 3   L i q u i d   2 . 5 8   A r s e n i c   T r i b r o mi d e   A sB r 3   L i q u i d   9   Et h y l e n e   D i c h l o r i d e   CH 2 C 1   L i q u i d     15   A l c o h o l     L i q u i d   31   F o r mi c   A c i d   CH 1 O 2   L i q u i d   57   F o r mami d e   CH 3 NO   L i q u i d   84       T ab le  2 .   P r o p er ties   Used   in   th d esig n a ted   m o d el  [ 9 ] ,   [ 1 9 - 20]   P r o p e r t i e s   P a r a me t e r   D i e l e c t r i c   C o n s t a n t   X L P I n su l a t o r     2 . 3   S i z e   o f   c o n d u c t o r   R a d i u =   4 . 7 2 0 3 5   mm     T i c k n e ss o f   X L P I n su l a t o r   3 . 4   mm     H i g h   V o l t a g e   1 1 k V     G r o u n d   0V     1 0   S i z e   o f   C o n t a mi n a t i o n   ( mm 2 )   0 . 1 8 1 9 ,   0 . 6 7 8 7 ,   0 . 7 6 3 7 ,   1 . 3 1 0 5 ,   1 . 7 8 7 9 ,   1 . 8 1 4 2 ,   2 . 5 4 9 6 ,   2 . 7 0 2 6 ,   2 . 7 1 7 1 ,   3 . 8 4 8 4       Fig u r 1   s h o w s   th b e g in n i n g   o f   m o d el  p ain ti n g   m e th o d s .   I n   th is   r esear c h ,   th m et h o d   o f   in s er ti n g   th s h ap w as  u s ed   w h er th e   d ia m eter   o f   t h co n d u cto r   is   9 . 4 4   m m   a n d   i n s u lato r   th ic k n ess   is   3 . 4   m m .   T h e   co n ta m i n atio n s   also   h a v b ee n   u s ed   b ased   o n   t w o   co n d i tio n s   w h ic h   ar h y d r o p h ilic   an d   h y d r o p h o b ic  [2 0 ] .   T o   f i n d   h o t s p o ar ea ,   click   " Me s h "   an d   t h g r ee n   l in e   w ill   ap p ea r   r an d o m l y .   T h m a x i m u m   m es h   i s   2 5 5   n o d es   an d   in   t h is   r esear c h ,   th n o d h as b ee n   s et  to   m a x i m u m   o f   2 1 4   n o d es.       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   1 Octo b er   2 0 1 8     3 7 0     377   372       Fig u r 1 .   XL P E   in s u lato r   m o d el  w it h   Me s h       3.   RE SU L T S AN AN AL Y SI S   T h is   p ar w ill  d is c u s s   ab o u t h s p ac ch ar g an d   t h elec t r ic  f ield   ef f ec o n   X L P E   in s u lato r   w it h   ef f ec t o f   n o n - u n i f o r m   l a y er   co n ta m in a tio n   a s   s h o w n   i n   F ig u r 2 .   I t c o n s i s ts   o f   2 p a n el - p ar allel  m o d els   m ad e   b y   Q u ick f ie ld   St u d en t   Ver s io n   s o f t w ar e.   B ased   o n   t h e   an a l y s i s ,   t h er h av e   b ee n   ch a n g e s   b et w ee n   n o r m al   co n d itio n   o f   X L P E   in s u latio n   an d   ten   ( 1 0 )   d if f er e n s ize  o f   co n ta m i n atio n   t h at  r an d o m l y   d esig n ed .   Fo r   th is   r esear ch ,   o n l y   f o u r   ( 4 )   f r o m   ten   ( 1 0 )   h as  b ee n   p ick u p   to   an al y ze   th e   s p ac c h ar g a n d   th elec tr ic  f ield   s tr en g th   e f f ec t o n   X L P E   in s u l ato r .   T h r esu lts   o f   th s i m u la tio n   o f   XL P E   in s u lato r   th r o u g h   n o r m al  co n d itio n   o r   w it h o u co n ta m i n atio n   s h o w s   th u n i f o r m   r ea d in g   o f   elec tr ic  f ield   s tr en g th   o n   ea c h   t h ick n es s   o f   3 . 4   m m .   F ig u r 2   s h o w s   t h co lo r   m ap   o f   n o r m al  co n d it io n   X L P E   in s u lato r .   Fro m   th e   co lo u r   co n to u r   m ap   w h ic h   w a s   o b ta in ed ,   t h r ea d in g   o f   elec tr ic  f i eld   s tr e n g th   f o r   XL P E   in s u lato r   u n d er   n o r m al  co n d itio n   h a s   b ee n   g en er ated .   Fi g u r 3   s h o w s   g r ap h   th at  h a s   b ee n   f o r m ed   th r o u g h   co n to u r   r ea d in g   m et h o d .   X - a x is   w a s   lab eled   as  th t h ick n e s s   o f   X L P E   in s u lato r ,   w h ile  th e   Y - ax i s   i s   th r ea d in g   o f   elec tr ic  f ield   s t r en g t h .   Fro m   t h g r ap h ,   it  ca n   b co n cl u d ed   th at   th f u r t h er   in s u lato r   f r o m   th co n d u cto r ,   th les s   elec tr ic  f iel d   s tr en g t h .           Fig u r 2 .   C o lo u r   m ap   co n to u r   E lectr ic  Field   Stre n g th   f o r   XL P E   in s u latio n   ca b le       2 5 0 0 0 0 0 2 7 0 0 0 0 0 2 9 0 0 0 0 0 3 1 0 0 0 0 0 3 3 0 0 0 0 0 3 5 0 0 0 0 0 3 7 0 0 0 0 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7 0 . 8 0 . 9 1 . 0 1 . 1 1 . 2 1 . 3 1 . 4 1 . 5 1 . 6 1 . 7 1 . 8 1 . 9 2 . 0 2 . 1 2 . 2 2 . 3 2 . 4 2 . 5 2 . 6 2 . 7 2 . 8 2 . 9 3 . 0 3 . 1 3 . 2 3 . 3 3 . 4 E   ( V / m ) T i c k n e s s   o f   X L P E   I n s u l a t i o n   ( m m )       Fig u r 3 .   Gr ap h   th ic k n e s s   o f   XL P E   in s u lato r   ag ai n s t E lectr i f ield   s tr en g t h       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S p a ce   C h a r g a n d   E lectric F ield   A n a lysi s   o n   C o n ta min a te d   X LPE   I n s u la to r   ( N .   A .   M.  Ja ma il )   373   Fig u r 4   s h o w s   t h ch ar g co n tain ed   i n   XL P E   in s u la tio n   u n d er   n o r m al  co n d it io n .   Un d er   n o r m a l   co n d itio n ,   c h ar g in   X L P E   in s u lato r   s h o w s   th e   p o s iti v n u m b er   an d   th e   ch ar g c h an g ed   wh en   co n ta m i n atio n s   w er i n s er ted .   B ased   o n   Fig u r 4 ,   th r ea d in g   o f   t h ch ar g Qs =  5 . 5 1 9 5 e - 8   C .           Fig u r 4 .   C o lo u r   m ap   f o r   ch ar g at  X L P E   in s u lato r   w i th o u co n ta m i n atio n       3 . 1 .   Co nto ur  M a p o w it h Dif f er ent   Co nta m ina t io   T ab le  3   s h o w s   d i f f er e n o f   o v er all  co lo u r   co n to u r   m ap   b ase d   o n   d if f er en co n ta m in a tio n .   T h er w er s ix   ( 6 )   co n ta m i n atio n   s elec te d   an d   ea ch   h a s   d if f er e n d iel ec tr ic  co n s ta n v a lu e s .   B y   r ef er r in g   to   tab le  3   ( a)   wh er t h X L P E   i n s u lato r   is   i n   s tate   w it h o u t   th e   ef f ec t s   o f   co n ta m in a tio n ,   h a v s h o w n   g o o d   p er f o r m a n ce .   Af ter   e f f ec w i th   co n ta m i n a tio n ,   t h X L P E   i n s u lato r   p er f o r m an ce   ch a n g ed   ac co r d in g   to   t h t y p o f   co n ta m i n atio n   w h ich   w a s   d et er m in ed .   O n   tab le  3   ( b ) ,   a n   ef f ec th a ap p lies   to   XL P E   is   v er y   s i g n if ican t   b ec au s B B r 3   h av th d ielec t r ic  co n s tan lo w er   v alu t h a n   d ielec tr ic  co n s tan v al u es  f o r   th X L P E   in s u lato r   w h ic h   is   2 . 5 8 .   Un lik tab le  3   ( g ) ,   w h er C H3 C h av e   b ee n   ap p r o ac h ed   an d   s ee m ed   u n i m p r es s ed   XL P E   i n s u latio n   o r   o n l y   s l ig h tl y   af f e cted   an d   ar in   b etter   s itu atio n   in   ter m s   o f   p er f o r m an ce .       T ab le  3 .   Dif f er en ce   co lo u r   co n to u r   m ap   b ased   o n   co n ta m i n a tio n   w it h   d if f er en t d ielec tr ic  c o n s ta n t     ( a )   N o r mal   c o n d i t i o n   BBr 3   =   2 . 5 8   A sB r 3   = 9   CH 2 C 1   =   1 5   A l c o h o l   =   3 1   CH 1 O =   5 1   CH 3 N O   =   8 4       Me an w h ile  T ab le  4   s h o w s   t h e   d if f er e n c h ar g o n   X L P E   in s u lato r   b ased   o n   s e lecte d   co n ta m i n atio n .   XL P E   in s u la tio n   h as  f u ll  c h ar g if   i n   n o r m al  co n d itio n   w i th   t h 5 . 5 1 9 5 e - 9 C .   T h ch ar g v alu d ec r ea s e s   i f   co n ta m i n atio n   th a t h as a   d i f f er en t d ielec tr ic  co n s ta n v al u o f   B B r 3   to   C H3 NO.       T ab le  5 .   Dif f er en t c h ar g o n   XL P E   in s u lato r   b ased   o n   s elec ted   co n ta m i n atio n   P a r a me t e r   C h a r g e   ( C o u l o mb )   L a y e r   c o n t a mi n a t i o n   W i t h o u t   c o n t a mi n a t i o n   B B r 3   A S B r 3   CH 2 C 1   A l c o h o l   CH 1 O 2   CH 3 NO   X L P E   5 . 5 1 9 5 e - 8 C   - 8 . 0 0 2 4 e - 8 C   - . 1 3 8 6 e - 8 C   - . 5 7 9 8 e - 8 C   - 8 . 0 6 4 e - 8 C   - 8 . 3 3 e - 8 C   - 8 . 4 4 4 4 e - 8 C       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   1 Octo b er   2 0 1 8     3 7 0     377   374   3 . 2 .   E lect ric  F ield St re ng t h w it h Dif f er ent   Co nta m ina t io n Siz e   T ab le  6 ( a)   s h o w s   t h s elec te d   co n ta m i n atio n   w h ic h   is   B o r o n   B r o m id ( B B r 3 )   th at  h as   th lo w es t   d ielec tr ic  co n s tan o f   2 . 5 8 .   Fro m   T ab le  6 ,   it  ca n   b e   co n clu d ed   th at  th s m aller   s ize  o f   co n ta m in a tio n   h a s   n o   ef f ec o n   X L P E   in s u la to r   co m p ar ed   to   th b ig g er   s ize  o f   co n ta m in a tio n .   I ca n   b s h o w n   at  co n ta m i n atio n   s ize  o f   0 . 1 8 1 9 m m 2 ,   w h er th e   ef f ec t o n   elec tr ic  f ie ld   s tr en g t h   an d   ch ar g h a s   n o   s i g n i f ican t d if f er e n ce .     Me an w h ile,   at  co n ta m i n atio n   s ize  o f   3 . 8 4 8 4 m m 2 ,   th ef f e ct  w as  o b v io u s   o n   elec tr ic  f iel d   an d   th e   ch ar g e.   B ased   o n   F ig u r 6 ( b )   u n t il  Fig u r 6 ( f ) ,   A r s en ic  T r ib r o m id ( A s B r 3 ) ,   E th y le n D ich lo r id ( C H2 C 1 ) ,   A lco h o l,  Fo r m ic   A cid   ( C H1 O 2 )   an d   Fo r m a m id ( C H3 NO)   w it h   d ielec tr ic  co n s tan o f   9 ,   1 5 ,   3 1 ,   5 7   an d   8 4   r esp ec tiv el y   h a s   b ee n   u s ed .   I t’ s   clea r l y   s ee n   w h er th e lectr ic  f ield   s tr en g t h   o f   X L P E   in s u lato r   is   n o t a f f ec ted   b y   t h s elec ted   co n ta m i n atio n   an d   th ch ar g w as i n cr ea s ed   i n   ea ch   co n ta m i n atio n .       T ab le  6 .   Dif f er en ce   co n to u r   o n   X L P E   in s u latio n   a n d   co n ta m i n atio n   no   ( i )   ( i i )   ( a )   1 . 7 8 7 9   mm 2 0 . 1 8 1 9   mm 2   3 . 8 4 8 4   mm 2 2 . 7 1 7 1   mm 2   B o r o n   B r o mi d e   ( B B r 3 )   w i t h   d i e l e c t r i c   c o n s t a n t   2 . 5 8   ( b )       A r s e n i c   T r i b r o mi d e   ( A sB r 3 )   w i t h   d i e l e c t r i c   c o n s t a n t   9   ( c )       Et h y l e n e   D i c h l o r i d e   ( C H 2 C 1 )   w i t h   d i e l e c t r i c   c o n st a n t   1 5   ( d )       A l c o h o l   w i t h   d i e l e c t r i c   c o n s t a n t   3 1   ( e )       F o r mi c   A c i d   ( C H 1 O 2 )   w i t h   d i e l e c t r i c   c o n st a n t   5 7   (f)       F o r mami d e   ( C H 3 N O )   w i t h   d i e l e c t r i c   c o n st a n t   8 4       Fig u r 5   till   Fig u r 8   s h o w   t h ch a n g es  i n   elec tr ic  f ie ld   o n   X L P E   in s u lato r   w h e n   t h er w a s   n o n - co n ta m i n atio n   la y er   o n   i n s u la to r   s u r f ac e.   T h ch a n g es  h ap p en ed   d u to   th d i f f er en d iel ec tr ic  co n s ta n t h at   af f ec t   X L P E   co n d itio n   as   an   in s u la to r .   T h is   s i tu at io n   w a s   ca u s ed   b y   s m a ller   v alu e   o f   d ielec tr ic  co n s ta n t   w h er th e   h i g h er   v al u o f   d ielec tr ic  co n s ta n o f   co n ta m i n atio n ,   th s e v er co n d itio n   o f   th i n s u lato r .   T h elec tr ic  f ield   s tr e n g t h   also   w a s   af f ec ted   b y   t h i s   s it u atio n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S p a ce   C h a r g a n d   E lectric F ield   A n a lysi s   o n   C o n ta min a te d   X LPE   I n s u la to r   ( N .   A .   M.  Ja ma il )   375   B ased   o n   Fig u r 5 ,   th s m al l er   s ize   o f   co n ta m i n atio n   g av e   s m a ll  ef f ec o n   X L P E   in s u lato r .   T h s ig n i f ica n d if f er e n ce   w as  o b s er v ed   o n   th s u r f ac o f   X L P E   to w ar d s   d if f er e n ce   co n ta m i n atio n   w it h   d if f er e n d ielec tr ic  co n s ta n t.  C o n ta m i n atio n   f o r m ed   f r o m   0 . 1 8 1 9 m m 2   s ize   d id   n o t   h a s   m u ch   i m p ac o n   t h X L P E   in s u latio n   n ea r   th co n d u cto r .   A th e n d   o f   th X L P E   in s u lato r   h as  v is ib le  ef f ec ts   ca r r ied   b y   co n ta m in a tio n   o n   X L P E   in s u lat io n .   B o r o n   B r o m id ( B B r 3 )   is   th m o s s ig n i f ica n ele m e n t h at  a f f ec ts   X L P E   in s u latio n   s tar ts   at  d is ta n ce   o f   3 . 0   m m   -   3. 4   m m .           Fig u r 5 .   E lectr ic  f ield   s tr en g t h   o n   X L P E   in s u la to r   w it h   co n t a m i n atio n   s ize  o f   0 . 1 8 1 9   m m 2       B ased   o n   Fi g u r 6 ,   B o r o n   B r o m id ( B B r 3 )   w ith   d ielec tr ic  co n s ta n o f   2 . 5 8   h as   g r ea tl y   a f f ec ts   th e   elec tr ic  f ield   s tr en g t h   o n   X L P E   in s u lato r   co m p ar ed   to   o th er   co n ta m i n atio n s .   B o r o n   B r o m id ( B B r 3 )   h as  s h o w n   t h at  t h e f f ec ts   o f   co n ta m i n atio n   is   g r ea ter   t h an   o t h er s .   T h is   co u ld   ca u s X L P E   in s u l atio n   p er f o r m a n ce   is   o n   th w a n e.   T h is   s u d d en   ef f ec b eg an   to   o cc u r   at  d is tan ce   o f   ab o u 1 . 6   m m - 1 . 8   m m   a n d   th er ea f ter ,   r ea d in g   o f   elec tr ic  f ield   s tr e n g t h   d ec r ea s e s .   1 . 7 8 7 9   m m 2   s ized   co n ta m i n atio n   is   s e en   m u c h   in f l u en ce   p er m o r m a n ce   X L P E   in s u lat io n   its el f .   B ased   o n   Fi g u r 7 ,   d i f f er e n ce   co n ta m i n atio n s   w i th   d if f er en d ielec tr ic   co n s ta n h as  s h o wn   s ig n i f ica n c h an g e s   o n   X L P E   in s u la to r .   T h s ig n i f ica n d i f f er en ce   o f   elec tr ic   f ield   s tr e n g th   h a s   b ee n   s h o w n   s tar tin g   f r o m   B o r o n   B r o m id e   ( B B r 3 )   to   Fo r m a m id ( C H3 NO) .   No to o   m u ch   d if f er e n c in   th s ize  o f   th m ea s u r in g   co n ta m in a tio n   2 . 7 1 7 1   m m 2   an d   1 . 7 8 7 9   m m 2 .   E ac h   co n ta m i n atio n   h a s   s ig n i f ican d if f er en ce s   v alu f r o m   t h elec tr ic  f ield   s t r en g t h   r ea d in g s   s tar at  d is ta n ce   o f   1 . 6   m m   -   1 . 8   m m   f r o m   th co n d u cto r   an d   co n tin u ed   to   f all  s h ar p l y   u n til  th en d   o f   X L P E   in s u lat io n .           Fig u r 6 .   E lectr ic  f ield   s tr en g t h   o n   X L P E   in s u lato r   th r o u g h   co n ta m i n atio n   s ize  o f   1 . 7 8 7 9   m m 2     B ased   o n   Fi g u r 8 ,   it   ca n   b co n clu d ed   t h at  t h b i g g er   t h s i ze   o f   co n ta m i n atio n ,   t h lar g e r   ef f ec o f   elec tr ic  f ield   s tr en g t h   o n   X L P E   in s u lato r   m ai n l y   o f   co n ta m i n atio n   w it h   lo w er   d ielec tr ic  c o n s ta n f r o m   X L P E   in s u lato r .   T h m o s s ig n i f ica n i m p ac ca m o n   B o r o n   B r o m id ( B B r 3 ) ,   w h ic h   at  d is ta n ce   o f   3 . 2   m m   f r o m   th co n d u c to r ,   elec tr ic  f ield   s t r en g t h   r ea d in g s   f all  s h ar p l y   c o m p ar ed   w it h   th r ea d in g   o f   o th er   co n ta m i n atio n .   T h is   s itu a tio n   w il l r esu l t in   d et er io r atin g   p er f o r m a n ce   o f   t h XL P E   in s u lat io n .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 5 0 2 - 4752   I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci,   Vo l.  12 ,   No .   1 Octo b er   2 0 1 8     3 7 0     377   376       Fig u r 7 .   E lectr ic  f ield   s tr en g t h   o f   X L P E   in s u latio n   w it h   co n ta m i n atio n   s ize  o f   2 . 7 1 7 1   m m 2           Fig u r 8 .   E lectr ic  f ield   s tr en g t h   o n   X L P E   in s u lato r   w it h   co n t a m i n atio n   s ize  o f   3 . 8 4 8 4   m m 2       3 . 3 .   Dif f er ence   Cha rg o n Dif f er ent   Size  o f   Co nta m ina t io n o f   No n - un if o r m   L a y er     Fig u r 9   s h o w s   t h d i f f er e n ce   ch ar g o n   f o u r   d i f f er en t   s ize   o f   co n ta m in at io n   w h ic h   ar e   0 . 6 7 8 7   m m 2 ,   1 . 7 8 7 9   m m 2 ,   2 . 7 1 7 1   m m 2   an d   3 . 8 4 8 4   m m 2 .   C o n ta m i n at io n   th at  h a s   lo w er   d ielec tr ic   ch ar g h ad   h i g h er   ch ar g co m p ar ed   to   h ig h   d iel ec tr ic.   I h as  b ee n   p r o v en   th r o u g h   th i s   an al y s i s   w h er B o r o n   B r o m id ( B B r 3 )   w h ic h   h a s   d ielec tr ic  co n s ta n o f   2 . 5 8   h as  h ig h er   c h ar g co m p ar ed   to   Fo r m a m id ( C H3 NO)   w h ic h   h as  a   d ielec tr ic  co n s ta n o f   8 4 .   F u r th er m o r e,   s ize   o f   co n ta m i n atio n   al s o   in f l u e n ce s   th e   co n ten o f   ch ar g i n   co n ta m i n atio n   w h er th b i g g er   th co n ta m in at io n   s ize,   t h m o r ch ar g co n tai n ed   i n   th co n ta m i n atio n .   T h r o u g h   t h is   r esear c h ,   it  h as   b ee n   p r o v en   th at  co n ta m i n at io n   w h ic h   h a s   s ize  o f   3 . 8 4 8 4   m m 2   h as  m o r e   ch ar g co m p ar e d   to   th m id   an d   s m a ller   s ize.           Fig u r 9 .   Dif f er en ce   ch ar g o n   d if f er en s ize  o f   co n ta m i n ati o n   o f   n o n - u n if o r m   la y er   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n d o n esia n   J   E lec  E n g   &   C o m p   Sci     I SS N:  2502 - 4752       S p a ce   C h a r g a n d   E lectric F ield   A n a lysi s   o n   C o n ta min a te d   X LPE   I n s u la to r   ( N .   A .   M.  Ja ma il )   377   4.   CO NCLU SI O N   T h m a in   g o al  o f   th i s   p r o j ec is   to   d esig n   X L P E   in s u lated   c ab le  an d   ev al u ate  t h elec tr ic  f ield   an d   s p ac ch ar g f r o m   n o r m al  co n d itio n   to   ef f ec o f   n o n - u n i f o r m   la y er   co n ta m i n atio n .   F u r th er m o r e,   X L P E   in s u latio n   h as  u n iq u f ea t u r es  in cl u d i n g   h ig h   d ielec tr ic  s tr en g t h   an d   h i g h   in s u latio n   r esi s ta n ce .   C o n ta m i n atio n s   w er s elec te d   b ased   o n   th v al u o f   th e   d ielec tr ic  co n s tan f o r   ea ch   o f   th ele m e n ts   o f   co n ta m i n atio n   as  w ell  as  t h s ize  o f   th co n ta m i n atio n   it s el f   w a s   ch o s e n   r an d o m l y .   Fro m   t h r esu l ts   o b tain ed ,   it  ca n   b s ee n   an d   id en ti f ied   ele m e n ts   o f   co n ta m i n atio n   w h ich   i s   lo w er   d ielec tr ic  co n s tan v alu g r ea tl y   af f ec tin g   t h p er f o r m an ce   o f   XL P E   in s u latio n .   As  w ell   as  th s ize  o f   t h n o n - u n i f o r m   c o n ta m i n atio n   la y er ,   th lar g er   t h s ize  o f   t h co n ta m i n atio n ,   t h m o r e m p h asize d   XL P E   in s u latio n .       ACK NO WL E D G E M E NT   T h au th o r s   g r ate f u ll y   ac k n o w led g t h U n iv er s iti  T u n   Hu s s ei n   O n n   Ma la y s ia,   K v o lt  Fo cu s   Gr o u p   T ea m ,   a n d   Hi g h   Vo lta g L ab o r ato r y   UT HM   f o r   t h eq u ip m e n s u p p o r t.  P ar t o f   t h i s   r esear c h   i s   al s o   s u p p o r ted   b y   Fu n d a m e n tal  R esear c h   Gr an t Sc h e m ( F R G S),   Vo t 1 6 5 1   u n d er   Mi n is tr y   o f   E d u ca tio n ,   Ma la y s ia       RE F E R E NC E S   [1 ]   N.  Ish ii   e t   a l. ,   Un d e rg ro u n d   P o w e Ca b le  ,   Distrib u ti o n   Ca b le  ,   Ov e rh e a d   T ra n s m is sio n   L in e ,   I n d u str ial  Ca b le  a n d   T h e ir  Ac c e s so ries ,   n o .   3 2 ,   2 0 0 7 .   [2 ]   H.  Ka su g a ,   T .   F u ji to m i,   H.  M iy a k e ,   a n d   Y.  T a n a k a ,   S i m u lt a n e o u m e a su re m e n o f   sp a c e   c h a r g e   d istri b u ti o n   a n d   e x tern a c ircu it   c u rre n i n   X L P u n d e H V DC  a h ig h   tem p e ra tu re ,   in   Pr o c e e d in g o t h e   2 0 1 6   IE EE   In ter n a ti o n a l   Co n fer e n c e   o n   Die lec trics ,   ICD 2 0 1 6 ,   2 0 1 6 ,   v o l.   1 .   [3 ]   T .   Ka r m o k a r   a n d   R.   P ietsc h ,   El e c tri c   f ield   Ca lcu latio n f o A C   a n d   DC  A p p li c a ti o n o f   W a ter   Co n tr o ll e d   Ca b le   T e r m in a ti o n ,   p p .   0 6 ,   2 0 1 4 .   [4 ]   E.   Da ta,  H.  I n g re d ien ts,   O.   F .   M a teria ls,   a n d   P .   Da ta,  M a teria S a f e t y   D a ta  S h e e F o rm ic  Ac id ,   p p .   1 3 ,   2 0 0 0 .   L a b C h e m In c ,   M S DS F o rm a mi d e ,   p p .   1 6 ,   2 0 0 0 .   [5 ]   N.  Ha m p to n ,   Histo rica Ov e rv ie w   o f   M e d iu m   &   Hi g h   V o lt a g e   Ca b les ,   Ge o rg .   T e c h ,   2 0 1 2 ,   p p   1 - 39   [6 ]   N.  Ha m p to n ,   R.   Ha rtl e in ,   H.  L e n n a rtsso n ,   H.  Or to n ,   a n d   R .   R a m a c h a n d ra n ,   L o n g - L ife  X lp e   In su late d   P o w e r   Ca b le,”  J ica b le ,   2 0 0 7 .   [7 ]   A .   B.   Ka b e l,   Hig h   V o lt a g e   X L P Ca b le S y ste m   T e c h n ica Us e G u id e ,   Bru g g   Ka b e AG ,   2 0 0 6 ,   p p   1 - 2 0     [8 ]   P .   M v e a l. ,   X L P I n su late d   P o w e C a b les ,   Un ive rs .   Ca b le B e r h a d ,   n o .   2 ,   p p .   1 6 8 ,   1 9 9 0 .   [9 ]   W .   a .   T h u e ,   " El e c tri c a P o w e Ca b le E n g in e e ri n g " T h ird   Ed it io n .   2 0 1 1 ,   p p 1 5 0     [1 0 ]   I.   C.   P o p a   a n d   A . - I.   Do la n ,   N u m e ric a m o d e li n g   o f   p o w e c a b les ,   in   2 0 1 6   1 9 t h   I n ter n a ti o n a S y mp o siu o n   El e c trica Ap p a ra tu a n d   T e c h n o l o g ies   ( S IEL A) ,   2 0 1 6 ,   p p .   1 6 .     [1 1 ]   A   S a ra c in o   a n d   H.  P h i p p s,  G ro u n d w a ter Co n tam i n a n ts  a n d   C o n ta m in a n S o u rc e s ,   n o .   2 ,   p p   1 - 5 ,   A p ril ,   2 0 0 8     [1 2 ]   Qu ick F ield ,   " T e rra   A n a l y sis  LT D " .   V e rsio n   6 . 2   u se g u id e   2 0 1 6 ,   p p   1 1 - 3 1     [1 3 ]   M .   N.  O.  S a d ik u ,   " Nu m e ric a T e c h n i q u e s i n   El e c tro m a g n e ti c s " .   1 9 9 2 ,   n o   1 8 8 7 ,   p p   3 - 6   [1 4 ]   M .   Na m e   a n d   G .   P .   Ch a ra c teristics ,   Et h y len e   Dic h lo rid e   (EDC)  M a teria S a fe t y   Da t a   S h e e Et h y l e n e   Dic h lo rid e   (EDC)  M a teria S a f e t y   Da ta S h e e t,   p p .   1 1 1 .     [1 5 ]   V W R,   S a f e t y   d a ta sh e e iso p ro p y a l c o h o l ,   v o l .   2 0 0 6 ,   n o .   1 9 0 7 ,   p p .   1 1 2 ,   2 0 1 2 .   [1 6 ]   W .   P .   W a y ,   M a teria S a fe t y   Da t a   S h e e A rse n ic  T rio x id e   S e c ti o n   1   -   Ch e m i c a P ro d u c a n d   Co m p a n y   Id e n ti f ic a ti o n   S e c ti o n   2     Co m p o siti o n ,   In f o rm a ti o n   o n   In g re d ien ts  Ch e m ica N a m e  :  S e c ti o n   3   -   Ha z a rd Id e n ti fica ti o n   M a teria l   S a f e t y   Da ta S h e e A rs e n ic  T rio x i d e   S e c ti o n ,   p p .   1 7 ,   2 0 0 0 .     [1 7 ]   Die lec tri c   Co n sta n ts  Die lec tri c   Co n sta n ts ,   p d f ,   p p .   1 4 2 .     [1 8 ]   T e n a g a   Ca b les   In d u stries ,   X L P E   INSULAT ED  C A BL ES ,   p p .   1 43.   [1 9 ]   P .   H.  F .   M o rsh u is,   R.   Bo d e g a ,   D.  F a b ian i ,   G .   C.   M o n tan a ri ,   L .   A .   Diss a d o ,   a n d   J.  J.  S m it ,   Ca lcu lat io n   a n d   m e a su re m e n o f   sp a c e   c h a r g e   in   M V - siz e   e x tru d e d   c a b les   sy ste m u n d e lo a d   c o n d it i o n s,”  i n   2 0 0 7   I n ter n a ti o n a Co n fer e n c e   o n   S o li d   Die lec trics ,   ICS D ,   2 0 0 7 ,   p p .   5 0 2 5 0 5 .   [2 0 ]   C.   S e n d n e r,   D.  Ho rin e k ,   L .   Bo c q u e t,   a n d   R.   R.   Ne tz,  In terfa c ia wa ter  a h y d ro p h o b ic  a n d   h y d ro p h il ic  su rf a c e s:  S li p ,   v isc o sity ,   a n d   d if f u sio n ,   L a n g mu ir ,   v o l.   2 5 ,   n o .   1 8 ,   p p .   1 0 7 6 8 1 0 7 8 1 ,   2 0 0 9 .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.