Ключові слова
ізоляція зі зшитого поліетилену
пропускна здатність
модель теплового балансу
допустимий струм
теплофізичні параметри
Як цитувати
Анотація
В роботі розглянуто сучасний нормативний підхід до визначення навантажувальної здатності силових кабелів зі зшитою поліетиленовою ізоляцією та запропоновано застосування моделі визначення допустимих струмових навантажень конкретного кабелю середньої напруги з ізоляцією зі зшитого поліетилену для дослідження його перевантажувальної здатності в умовах виробництва, розглянуто результати її експериментальної перевірки. Силові кабелі з ізоляцією зі зшитого поліетилену мають безперечні переваги перед традиційними маслонаповненими, що зумовило їх повсюдне застосування у всіх розвинених країнах і помітне скорочення використання інших типів кабелю. Актуальність дослідження зумовлена зміною методів випробування напругою кабелів зі зшитою поліетиленовою ізоляцією в усьому світі. В стаціонарному тепловому режимі (100 % коефіцієнт навантаження) за діючими міжнародними стандартами IEC (серія 60287) навантажувальну здатність визначають як гранично допустимий (номінальний) струм, який залежить від теплофізичних параметрів конкретного кабелю і від нормованих теплофізичних параметрів навколишнього середовища. Запропоновано використання математичної моделі, яка за рахунок поєднання конструктивних і теплофізичних параметрів конкретного кабелю з умовами зовнішнього середовища при прокладанні в повітрі, дозволяє визначати параметри стаціонарного теплового режиму кабелю за будь-якого тривалого струму навантаження. Показана можливість побудови номограм для визначення параметрів допустимих перевантажень кабелів зі зшитою поліетиленовою ізоляцією середньої напруги в діапазоні тривалих струмових навантажень в експлуатації. Робота спрямована на подальші дослідження конструкції зовнішніх захисних покривів кабелю зі зшитою поліетиленовою ізоляцією на динаміку його нагрівання з метою створення методу випробувань на перевантажувальну здатність конкретного кабелю з ізоляцією із зшитого поліетилену в умовах виробництва.
Посилання
Furse C. M., Kafal M., Razzaghi R., Shin Y.-J. Fault Diagnosis for Electrical Systems and Power Networks: A Review. IEEE Sensors Journal. 2021, vol. 21, no. 2, pp. 888–906. doi: https://www.doi.org/10.1109/JSEN.2020.2987321.
Andritsch T., Vaughan A., Stevens G. C. Novel insulation materials for high voltage cable systems. IEEE Electrical Insulation Magazine. 2017, vol. 33, no. 4, pp. 27–33. doi: https://www.doi.org/10.1109/MEI.2017.7956630.
Kafal M., Grégis N., Benoit J., Ravot N., Lagomarsini C., Gobat G. Pilot Tests of FasTR Method for Locating Transient Faults in Medium Voltage Underground Power Networks. IEEE Sensors Journal. 2021, vol. 21, no. 6, pp. 8510–8519. doi: https://www.doi.org/10.1109/JSEN.2020.3034465.
Feng X., Xiong Q., Gattozzi A., Montanari G. C., Seri P., Hebner R. Cable commissioning and diagnostic tests: The effect of voltage supply frequency on partial discharge behaviour. 2018 12th International Conference on the Properties and Applications of Dielectric Materials (ICPADM). 2018, pp. 373–376. doi: https://www.doi.org/10.1109/ICPADM.2018.8401066.
Montanari G. C., Hebner R., Morshuis P., Seri P. An Approach to Insulation Condition Monitoring and Life Assessment in Emerging Electrical Environments. IEEE Transactions on Power Delivery. 2019, vol. 34, no. 4, pp. 1357–1364. doi: https://www.doi.org/10.1109/TPWRD.2019.2897905.
Oluwafemi I., Salau A. O., Laseinde T. Causes of Deterioration in XLPE MV Cables: A Review. Recent Patents on Engineering. 2021, vol. 15, iss. 2, pp. 218–224. doi: https://www.doi.org/10.2174/1872212114666200117110502.
Gontar Yu., Shchebenyuk L., Antonets S. Teplofizychni aspekty vyznachennya navantazhuval'noyi zdatnosti sylovykh kabeliv seredn'oyi napruhy z izolyatsiyeyu iz zshytoho polietylenu v statsionarnykh rezhymakh ekspluatatsiyi [Thermal physical aspects of determination of load capacity medium voltage power cables with cross-polyethylene insulation in stationary operating modes]. Energy saving. Power engineering. Energy audit. 2020, no. 10 (152), pp. 54–64. doi: https://www.doi.org/10.20998/2313-8890.2020.09.07.
IEC 60287-1-1:2006+A1:2014 Electric cables. Calculation of the current rating. Current rating equations (100 % load factor) and calculation of losses. General. Geneva, Switzerland: International Electrotechnical Commission, 2014. 136 p.
Kucheriava I. M. Electric field enhancement in polyethylene cable insulation with defects. Tekhnichna Elektrodynamika. 2018, no. 2, pp. 11–16. doi: https://www.doi.org/10.15407/techned2018.02.011.
Krbal M., Pelikan L., Bukvisova Z., Kolcunova I. Heating MV Cables to the Exact Temperature for Combined Test. Przegląd Elektrotechniczny. 2019, no. 11, pp. 193–199. doi: https://www.doi.org/10.15199/48.2019.11.48.
Shchebeniuk L. A., Antonets Т. Yu. Doslidzhennya vtrat v izolyatsiyi vysokovol'tnykh sylovykh kabeliv z polimernoyu izolyatsiyeyu [Investigation of losses in insulation of high-voltage power cables with XLPE insulation]. Electrical Engineering & Electromechanics. 2016, no. 4, pp. 58–62. doi: https://www.doi.org/10.20998/2074-272X.2016.4.08.
Coughlan A., Kearney J., Looby T. Review of the Effectiveness of Impulse Testing for the Evaluation of Cable Insulation Quality and Recommendations for Quality Testing. 2018 53rd International Universities Power Engineering Conference (UPEC). 2018, pp. 1–6. doi: https://www.doi.org/10.1109/UPEC.2018.8541845.
Gontar Yu., Antonets Т. Vplyv dynamiky nahrivannya polimernoyi izolyatsiyi sylovykh kabeliv seredn'oyi napruhy na yikh propusknu zdatnist' [Influence of heating dynamics of polymer insulation of medium voltage power cables on their performance]. Lighting engineering and power engineering. 2020. Vol. 3, no. 59, pp. 127–130. doi: https://www.doi.org/10.33042/2079-424X-2020-3-59-127-130.
Zhuang X., Niu H., Wang J., You Y., Sun G. Experimental Study on the Cyclic Ampacity and Its Factor of 10 kV XLPE Cable. Energy and Power Engineering. 2013, vol. 5, no. 4, pp. 1221–1225. doi: https://www.doi.org/10.4236/epe.2013.54B231.
Jahromi A. N., Pattabi P., Densley J., Lamarre L. Medium voltage XLPE cable condition assessment using frequency domain spectroscopy. IEEE Electrical Insulation Magazine. 2020, vol. 36, no. 5, pp. 9–18. doi: https://www.doi.org/10.1109/MEI.2020.9165695.
Sun B. Parameters Calculation of Underground Cables Using MATLAB. Journal of Power and Energy Engineering. 2020, vol. 8, no. 11, pp. 12–20. doi: https://www.doi.org/10.4236/jpee.2020.811002.
Alamoudi M., Alamoudi R. Implementing Lean Methodology in a Power Cable Factory: A Case Study of a Low Voltage Cable. American Journal of Industrial and Business Management. 2019, vol. 9, no. 12, pp. 2083–2097. doi: https://www.doi.org/10.4236/ajibm.2019.912138.
Brakelmann H., Anders G. A new method for analyzing complex cable arrangements. IEEE Transactions on Power Delivery. 2021. doi: https://www.doi.org/10.1109/TPWRD.2021.3094666.
Rerak M., Ocłoń P. Thermal analysis of underground power cable system. Journal of Thermal Science. 2017, vol. 26, no. 5, pp. 465–471. doi: https://www.doi.org/10.1007/s11630-017-0963-2
Gontar Yu., Kiessaiev O., Antonets T. Quality control and evaluation of the life cycle insulated power cables XPLE. The scientific heritage. 2021, vol. 1, no. 59, pp. 24–26. doi: https://www.doi.org/10.24412/9215-0365-2021-59-1-24-26.
Bezprozvannych G. V., Kyessayev A. G. Tekhnologicheskie i ekspluatatsionnye faktory lokal'nogo usileniya napryazhennosti elektricheskogo polya v silovom kabele koaksial'noy konstruktsii [The technological and exploitative factors of local increase of electric field strength in the power cable of coaxial design]. Electrical Engineering & Electromechanics. 2016, no. 6, pp. 54–59. doi: https://www.doi.org/10.20998/2074-272X.2016.6.09.
Nadeau S. Lean, Six Sigma and Lean Six Sigma in Higher Education: A Review of Experiences around the World. American Journal of Industrial and Business Management. 2017, vol. 7, no. 5, pp. 591–603. doi: https://www.doi.org/10.4236/ajibm.2017.75044.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Авторське право (c) 2021 Володимир Михайлович Золотарьов, Станіслав Юрійович Антонець, Андрій Леонідович Обозний, Юрій Опанасович Антонець, Юлія Григорівна Гонтар, Леся Артемівна Щебенюк, Олександр Геннадійович Кєссаєв