probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-4-65-74probener-3102Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMSМетодика расчета температурных параметров и срока службы кабельных линий напряжением 10 кВMethod of calculation of temperature parameters and servic life of cable lines with a voltage of 10 kVЦицоньИ. И.TsitsonI. I.

Цицонь Иван Иванович – аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Ivan I. Tsitson

Kazan

АбдуллазяновЭ. Ю.AbdullazyanovE. Yu.

Абдуллазянов Эдвард Юнусович – ректор

г. Казань

Edward Yu. Abdullazyanov

Kazan

ГрачеваЕ. И.GrachevaE. I.

Грачева Елена Ивановна – докт. техн. наук, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Elena I. Gracheva

Kazan

НемировскийА. Е.NemirovskyA. E.

Немировский Александр Емельянович – докт. техн. наук, профессор кафедры «Электрооборудование»

г. Вологда

Alexander Ye. Nemirovsky

Vologda

ValtchevS.ValtchevS.

Valtchev S – профессор

Portugal

Valtchev S.

Portugal

Казанский Государственный Энергетический УниверситетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian FederationВологодский Государственный УниверситетРоссияVologda State UniversityRussian FederationUniversidade NOVA of LisbonРоссияUniversidade NOVA of LisbonRussian Federation2024220920242646574Copyright © Цицонь И.И., Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Немировский А.Е., Valtchev S., 20242024Цицонь И.И., Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Немировский А.Е., Valtchev S.Tsitson I.I., Abdullazyanov E.Y., Gracheva E.I., Nemirovsky A.E., Valtchev S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.energyret.ru/jour/article/view/3102

В работе представлена методика расчета температурных параметров и срока службы кабельных линий (КЛ) напряжением 10 кВ для различных видов изоляции и условий эксплуатации. Разработаны зависимости, рекомендуемые для уточнения параметров КЛ с учетом различных эксплуатационных режимов. Результаты исследования могут быть использованы для практического применения и будут способствовать уменьшению числа аварий, возникающих вследствие тепловых пробоев КЛ из-за неверного выбора параметров КЛ.

ЦЕЛЬ

ЦЕЛЬ. Исследовать температурные параметры КЛ 10 кВ с учетом различных способов их прокладки и коэффициентов загрузки для климатических условий Республики Татарстан.

МЕТОДЫ

МЕТОДЫ. Используются методы расчета температурных параметров КЛ и их срока службы, методы статистической обработки данных, методы аппроксимации функций. Применяется программный комплекс «ELCUT» для осуществления визуализации полученных результатов при проведении расчетов.

РЕЗУЛЬТАТЫ

РЕЗУЛЬТАТЫ. Представлены результаты расчетов температурных параметров КЛ 10 кВ с бумажно-пропитанной изоляцией (БПИ), изоляцией из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) и изоляцией из полиэтилена (ПЭ) при их прокладке в воздухе, в земле, в земле в трубе с учетом коэффициентов загрузки кабельных линий. Показаны результаты расчетов сроков службы КЛ. Определены значения оптимальных коэффициентов загрузки КЛ для снижения скорости теплового старения изоляции при различных условиях эксплуатации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты проведенных исследований и выполненных расчетов могут быть использованы для оценки и выбора оптимальной загрузки КЛ 10 кВ на этапах эксплуатации и проектирования систем электроснабжения.

RELEVANCE

RELEVANCE. The paper presents a method for calculating the temperature parameters and service life of cable lines (CL) with a voltage of 10 kV for various types of insulation and operating conditions. Dependencies have been developed that are recommended for clarifying the parameters of the CL, taking into account different operating modes. The results of the study can be used for practical application and will contribute to reducing the number of accidents resulting from thermal breakdowns of CL due to incorrect selection of CL parameters.

PURPOSE

PURPOSE. To investigate the temperature parameters of 10 kV CL, taking into account various methods of laying them and load factors for the climatic conditions of the Republic of Tatarstan.

METHODS

METHODS. Methods for calculating the temperature parameters of CL and their service life, methods of statistical data processing, and methods for approximating functions are used. The ELCUT software package is used to visualize the results obtained during calculations. results. The results of calculations of the temperature parameters of 10 kV CL with paper-impregnated insulation (BPI), polyvinyl chloride plastic (PVC) insulation and polyethylene (PE) insulation during their laying in air, in the ground, in the ground in a pipe, taking into account the load coefficients of cable lines, are presented. The results of calculations of the service life of the CL are shown. The values of the optimal load coefficients of the CL are determined to reduce the rate of thermal aging of insulation under various operating conditions. conclusion. The results of the conducted research and calculations can be used to evaluate and select the optimal load of 10 kV CL at the stages of operation and design of power supply systems.

кабельные линиитемпературные параметрыстарение изоляциисрок службывизуализация температурных процессовкоэффициент загрузкиcable linescalculation of temperature parametersinsulation agingservice life of cable linesvisualization of temperature processesloading factorReferencesГрачева Е.И., Муравьев Г.Г. Исследование температурных режимов и параметров кабельных линий электрооборудования электрических станций // НАУКА. ТЕХНОЛОГИИ. ИННОВАЦИИ. 2020. Т. 4. С. 151-154.Gracheva E.I., Muravyov G.G. Investigation of temperature regimes and parameters of cable lines of electrical equipment of power plants // NAUKA. technologies. INNOVATIONS. 2020. T. 4. pp. 151-154.Грачева Е.И., Горлов А.Н., Алимова А.Н. Исследование и оценка потерь электроэнергии в системах внутрицехового электроснабжения // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 4(44). С. 22-29.Gracheva E.I., Gorlov A.N., Alimova A.N. Research and assessment of electricity losses in inhouse power supply systems // Bulletin of the Kazan State Energy University. 2019. T. 11. No. 4(44). pp. 22-29.Грачева Е.И., Алимова А.Н. Возможные погрешности расчетов потерь электроэнергии в цеховых промышленных сетях // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ. 2018. Т. 20. № 11-12. С. 81-92. DOI:10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-81-92.Gracheva E.I., Alimova A.N. Possible errors in the calculation of electricity losses in shop industrial networks // Izvestia of higher educational institutions. ENERGY PROBLEMS. 2018. Vol. 20. No. 11-12. pp. 81-92. DOI:10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-81-92.Грачева Е.И., Гиззатуллина Е.Е. Анализ надежности цеховых сетей // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2003. № 5-6.Gracheva E.I., Gizzatullina E.E. Reliability analysis of workshop networks // News of universities. Energy problems. 2003. No. 5-6.Титков В.В. К оценке теплового режима трехфазной линии из СПЭ-кабеля // КАБЕЛЬ-News. 2018. № 10. С. 3-10.Titkov V.V. On the issue of introducing a thermal regime of a three-phase LNG cable line // CABLE-News. 2018. No. 10. pp. 3-10.Ковригин Л. А. Расчет температурных полей и токовых нагрузок кабелей в ANSYS // КАБЕЛЬ-News. 2009. № 4. С. 2-6.Kovrigin L. A. Calculation of temperature fields and current load in ANSYS // CABLE-News. 2009. No. 4. pp. 2-6.Гладышева М.М., Сухачева Е.К., Хатюшина Т.В. Математическая модель программного обеспечения автоматизированной системы для выбора кабельных линий промышленных предприятий // СибАК. 2015. № 12(48). С. 20-23.Gladysheva M.M., Sukhacheva E.K., Khatyushina T.V. Mathematical model of software for an automated system for selecting cable lines of industrial enterprises // SibAK. 2015. No. 12(48). pp. 20-23.Грачева Е.И., Горлов А.Н., Шакурова З.М., Табачникова Т.В. Эквивалентное сопротивление промышленных электрических сетей - как одна из основных характеристик в расчетах потерь электроэнергии // ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И АВТОМАТИЗИРОВАННЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД В ТОПЛИВНОЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ КОМПЛЕКСЕ И ЖИЛИЩНО-КОММУНАЛЬНОМ ХОЗЯЙСТВЕ. 2022. С. 540-544.Gracheva E.I., Gorlov A.N., Shakurova Z.M., Tabachnikova T.V. Equivalent resistance of industrial electric networks as one of the main characteristics in calculations of electricity losses // INSTRUMENTATION AND AUTOMATED ELECTRIC DRIVE IN THE FUEL AND ENERGY COMPLEX AND HOUSING AND COMMUNAL SERVICES. 2022. pp. 540-544.Коржов А.В., Сидоров А.И., Томашева Е.В. Влияние магнитного поля кабелей 6-10кВ на их изоляцию // Электричество. 2009. С. 46-53.Korzhov A.V., Sidorov A.I., Tomasheva E.V. The influence of the magnetic field of cables 6-10 kV on their insulation // Electricity. 2009. pp. 46-53.Бирюлин В.И., Куделина Д.В., Горлов А.Н. Расчет температуры нагрева изоляции кабеля с учетом влияния рядом проложенных кабелей // Вестник Казанского государственного энергетического университета. 2019. Т. 11. № 2 (42). С. 56-64.Biryulin V.I., Kudelina D.V., Gorlov A.N. Calculation of the heating temperature of cable insulation taking into account the influence of nearby laid cables // Bulletin of the Kazan State Energy University. 2019. Vol. 11. No. 2 (42). pp. 56-64.Ильичев Н.Б., Вермаховский А.Н. Расчет температуры жил кабелей при проектировании распределительных сетей // Эффективные технологии проектирования систем электроснабжения и автоматики. Решения группы компаний CSoft. ЗАО «СиСофт Иваново», ЗАО «СиСофт». Иваново-Москва, 2012. С. 22-28.Ilyichev N.B., Vermakhovsky A.N. Calculation of the temperature of cable cores in the design of distribution networks // Effective technologies for designing power supply and automation systems. Reorganization of the CSoft Group of companies. CJSC "SiSoft Ivanovo", CJSC "SiSoft". Ivanovo-Moscow, 2012. pp. 22-28.Лебедев Д.В., Зайцев Е.С. Расчет температуры жилы однофазного высоковольтного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена в режиме реального времени // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. 2015. № 4. С. 11-16.Lebedev D.V., Zaitsev E.S. Calculation of the core temperature of a single-phase high-voltage cable with cross-linked polyethylene insulation in real time // Bulletin of the Ivanovo State Energy University. 2015. No. 4. pp. 11-16.Зализный Д.И., Широков О.Г. Адаптивная математическая модель тепловых процессов трехжильного силового кабеля // Вестник Гомельского государственного технического университета им. П.О. Сухого. 2014. № 2 (57). С. 51-63.Zalizny D.I., Shirokov O.G. Adaptive mathematical model of thermal processes of a three-core power cable // Bulletin of the Gomel State Technical University named after P.O. Sukhoi. 2014. No. 2 (57). pp. 51-63.R. Gono, S. Rusek, M. Kratky and Z. Leonowicz, Reliability analysis of electric distribution system, 2011 10th International Conference on Environment and Electrical Engineering, Rome, Italy, 2011, pp. 1-4, doi: 10.1109/EEEIC.2011.5874842.R. Gono, S. Rusek, M. And Kratki Z. Leonovich, Reliability analysis of the electric power distribution system, 2011. 10th International Conference on Environment and Electrical Engineering, Rome, Italy, 2011, pp. 1-4, doi identifier: 10.1109/EEEIC.2011.5874842.K. Chen, Y. Yue, Y. Tang, Research on Temperature Monitoring Method of Cable on 10 kV Railway Power Transmission Lines Based on Distributed Temperature Sensor, Energies 2021, 14(12), 3705; https://doi.org/10.3390/en14123705.K. Chen, Yu. Yue, Yu. Tang, Investigation of the method of cabin temperature control on 10 kV railway power lines based on a distributed temperature sensor, Energy 2021, 14 (12), 3705; https://doi.org/10.3390/en14123705.R. Jongen; E. Gulski; J. Smit, Failures of medium voltage cable joints in relation to the ambient temperature, CIRED 2009 - 20th International Conference and Exhibition on Electricity Distribution; DOI: 10.1049/cp.2009.0832.R. Jongen; E. Gulsky; J. Smith, Failures of medium voltage cable connections depending on ambient temperature, CIRED 2009 - 20th International Conference and Exhibition on Power Distribution; doi number: 10.1049/WED.2009.0832.R.A. Jongen; P.H.F. Morshuis; J.J. Smit; A.L.J. Janssen, Influence of ambient temperature on the failure behavior of cable joints, 2007 Annual Report - Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena; DOI: 10.1109/CEIDP.2007.4451520.R.A. Jongen; P.H.F. Morshuis; J.J. Smith; A.L.J. Janssen, The influence of ambient temperature on the behavior of cable connections during failure, Annual Report of the Conference on Electrical Insulation and Dielectric Phenomena for 2007; doi identifier: 10.1109/CEIDP.2007.4451520.T.Bragatto; A.Cerretti; L.D’Orazio; F.Massimo Gatta; A.Geri; M.Maccioni, Thermal Effects of Ground Faults on MV Joints and Cables; Energies 2019, 12(18), 3496; https://doi.org/10.3390/en12183496.T.Bragatto; A.Cerretti; L.D'Orazio; F.Massimo Gatta; A.Geri; M.Macchioni, Thermal effects of earth faults on high-voltage connections and cables; energy, 2019, 12(18), 3496; https://doi.org/10.3390/en12183496.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.