probenerИзвестия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИPower engineering: research, equipment, technology1998-99032658-5456Kazan State Power Engineering University10.30724/1998-9903-2024-26-6-55-68probener-3222Research ArticleЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ И СИСТЕМЫELECTROTECHNICAL COMPLEXES AND SYSTEMSОценка параметров тепловых режимов кабельных линий напряжением 10 кВ при различных условиях эксплуатацииEvaluation of heat mode parameters of 10 kV cable lines in different operation conditionsЦицоньИ. И.TsitsonI. I.

Цицонь Иван Иванович – аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Ivan I. Tsitson

Kazan

honey.roditel@mail.ruАбдуллазяновЭ. Ю.AbdullazyanovE. Yu.

Абдуллазянов Эдвард Юнусович – ректор

г. Казань

Edward Yu. Abdullazyanov

Kazan

https://orcid.org/0000-0002-5379-847XГрачеваЕ. И.GrachevaE. I.

Грачева Елена Ивановна – д-р. техн. наук, профессор кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Elena I. Gracheva

Kazan

grachieva.i@bk.ruhttps://orcid.org/0009-0004-2508-8771ПетроваР. М.PetrovaR. M.

Петрова Рената Маратовна – аспирант кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Renata M. Petrova

Kazan

1998renata@mail.ruАбдуллинЛ. И.AbdullinL. I.

Абдуллин Линар Ильфатович – канд. техн. наук, доцент кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий»

г. Казань

Linar I. Abdullin

Kazan

abdullin.linar@mail.ruКазанский государственный энергетический университетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation2024130120252665568Copyright © Цицонь И.И., Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Петрова Р.М., Абдуллин Л.И., 20242024Цицонь И.И., Абдуллазянов Э.Ю., Грачева Е.И., Петрова Р.М., Абдуллин Л.И.Tsitson I.I., Abdullazyanov E.Y., Gracheva E.I., Petrova R.M., Abdullin L.I.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/3222

В данной работе представлена методика расчета тепловых режимов кабельных линий (КЛ) напряжением 10 кВ для различных видов изоляции и условий эксплуатации, а также проведен анализ с использованием функций аппроксимации полученных результатов. Разработаны регрессионные модели зависимостей расчетного срока службы (Тсл) изоляции КЛ от коэффициента загрузки (kзг) в различных условиях эксплуатации КЛ со следующими типами изоляции: бумажно-пропитанная (БПИ), изоляция из поливинилхлоридного пластиката (ПВХ) и изоляция из полиэтилена (ПЭ). Результаты исследования могут быть использованы для уточнения параметров КЛ при выборе их сечений. Применение разработанной методики для оценки температурных параметров и регулирования режимов эксплуатации КЛ позволит снизить число аварийных ситуаций, связанных с тепловыми пробоями. ЦЕЛЬ. Провести исследование, анализ и расчеты температурных параметров КЛ 10 кВ для различных kзг и способов прокладки в климатических условиях Республики Татарстан. МЕТОДЫ. Используются методы расчета тепловых параметров КЛ 10 кВ в различных режимах и их срока службы, методы статистической обработки данных в программном комплексе Excel и методы аппроксимации функций. РЕЗУЛЬТАТЫ. В результате исследований получены температурные параметры КЛ 10 кВ с различными типами изоляции для различных условий эксплуатации, построены регрессионные модели зависимостей расчетного Tсл изоляции от kзг, позволяющие оценивать тепловые характеристики КЛ. ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Результаты проведенных исследований и расчетов могут быть рекомендованы для оценки и выбора параметров эксплуатационных режимов КЛ 10 кВ на этапах эксплуатации и проектирования систем электроснабжения.

This paper presents a methodology for calculating thermal modes of 10 kV cable lines (CL) for different types of insulation and operating conditions, and analyzes using approximation functions of the obtained results. Regression models of dependences of estimated service life (Tsl) of CL insulation on loading factor (kzg) in different operating conditions of CL with the following types of insulation: paper-impregnated insulation (PI), insulation made of polyvinyl chloride plasticate (PVC) and insulation made of polyethylene (PE) have been developed. The results of the study can be used to clarify the parameters of CLs when selecting their cross sections. Application of the developed methodology for estimation of temperature parameters and regulation of CL operation modes will allow to reduce the number of emergency situations connected with thermal breakdowns. OBJECTIVE. To carry out research, analysis and calculations of temperature parameters of 10 kV CLs for different kzg and methods of laying in climatic conditions of the Republic of Tatarstan. METHODS. Methods of calculation of thermal parameters of 10 kV CLs in different modes and their service life, methods of statistical data processing in the Excel program complex and methods of function approximation are used. RESULTS. As a result of researches the temperature parameters of 10 kV CLs with different types of insulation for different operating conditions have been obtained, regression models of dependences of the calculated Tsl of insulation on kzg have been constructed, allowing to estimate the thermal characteristics of CLs. CONCLUSION. The results of the conducted researches and calculations can be recommended for estimation and selection of parameters of operating modes of 10 kV CL at the stages of operation and design of power supply systems.

тепловые режимыкабельные линиифункция аппроксимациикоэффициент загрузкисрок службыthermal modescable linesapproximation functionload factorservice lifeReferencesПравила устройства электроустановок (ПУЭ. 7-е изд. – Раздел 1, глава 1.3 (Утв. Приказом Минэнерго России от 20.05.2003 № 187).Rules for Electrical Installations (PUE. 7th ed. – Section 1, Chapter 1.3 (approved by Order of the Ministry of Energy of Russia № 187 of 20.05.2003).Грачева 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.; Muravyev, G.G. Investigation of the temperature modes and parameters of the cable lines of the electrical equipment of the electrical stations (in Russian) // Science. TECHNOLOGIES. INNOVATIONS. 2020. Vol. 4. Pp. 151-154.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 electrical networks - as one of the main characteristics in the calculations of electricity losses // Instrumentation and AUTOMATIZED ELECTRICTRIC DIRECTION in the fuel and energy complex and housing and communal services. 2022. Pp. 540-544.Грачева Е.И., Шакурова З.М., Абдуллазянов Р.Э. Сравнительный анализ наиболее распространенных детерминированных методов определения потерь электроэнергии в цеховых сетях // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. 2019. № 5. С.87-96.Gracheva, E.I.; Shakurova, Z.M.; Abdullazyanov, R.E. Comparative analysis of the most widespread deterministic methods of the electric power losses determination in the shop floor networks (in Russian) // Izvestiya vysokikh uchebnykh obrazovaniye. Problems of power engineering. 2019. № 5. Pp.87- 96.Грачева Е.И. Разработка регрессионных моделей для анализа и прогнозирования потерь электроэнергии в низковольтных сетях / Е.И. Грачева, Т.А. Серпионова // Вестник КГЭУ. 2015. № 2(26). С. 45-51.Gracheva, E.I. Development of regression models for the analysis and forecasting of power losses in low-voltage networks / E.I. Gracheva, T.A. Serpionova // Vestnik of KSEU. 2015. № 2(26). Pp. 45-51.Грачева Е.И., Наумов О.В., Горлов А.Н. Проблемы исследования эквивалентного сопротивления электрических цеховых сетей низкого напряжения // Вестник КГЭУ. 2019. №3 (43).Gracheva, E.I.; Naumov, O.V.; Gorlov, A.N. Problems of research of the equivalent resistance of the electrical shop networks of low voltage // Vestnik of KSEU. 2019. №3 (43).Грачева Е.И., Горлов А.Н., Шакурова З.М. Оценка потерь электроэнергии во внутризаводских электрических сетях // Вестник ПИТТУ им. академика М. Осими. 2019. № 4 (13). С. 38-50.Gracheva, E.I.; Gorlov, A.N.; Shakurova, Z.M. Estimation of electric power losses in the in-plant electric networks // Vestnik of PITTU named after academician M. Osimi. 2019. № 4 (13). Pp. 38-50.Коржов, А.В. Методы и модели оценки состояния изоляции и электробезопасности кабельных линий 6(10) кВ городских электрических сетей: моногр. /А.В. Коржов, А.И. Сидоров. – Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2009. С. 252.Korzhov A.V., Korzhov A.V., Sidorov A.I. Methods and models of the insulation state and electrical safety assessment of the 6(10) kV cable lines of the city electric networks: monograph. – Chelyabinsk: Publishing center of SUSU, 2009. P. 252.Лапидус А.А., Соловьева С.Н., Перфильев А.П. Расчет температуры нагрева кабелей электродвигателей собственных нужд с учетом токораспределения в параллельных ветвях // ИЗВЕСТИЯ НТЦ ЕДИНОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ.2023. С. 114-126.Lapidus, A.A.; Solovyova, S.N.; Perfiliev, A.P. Calculation of the heating temperature of the cables of the auxiliary electric motors taking into account the current distribution in the parallel branches (in Russian) // Izvestiya STC UNITED ENERGY SYSTEM.2023. Pp.114-126.Труфанова Н.М., Кухарчук И.Б., Феофилова Н.В. Расчет теплового поля кабельноко канала с учетом потерь в экранах кабеля // Вестник Пермского национального политехнического университета. Электротехника информационные технологии, системы управления. 2018. № 28. С. 179- 193.Trufanova, N.M.; Kukharchuk, I.B.; Feofilova, N.V. Calculation of the thermal field of the cable channel taking into account the losses in the cable screens (in Russian) // Vestnik of Perm National Polytechnic University. Electrical engineering, information technologies, control systems. 2018. № 28. Pp. 179-193.Труфанова Н.М., Казакова А.В., Кухарчук И.Б. Подходы к представлению зависимости температур кабельных линий в канале от их загрузки в виде параметрической модели // Вестник Пермского национального политехнического университета. Электротехника информационные технологии, системы управления. 2021. №40. С. 61-75.Trufanova, N.M.; Kazakova, A.V.; Kukharchuk, I.B. Approaches to the representation of the cable lines temperature dependence in the channel from their loading in the form of a parametric model (in Russian) // Bulletin of Perm National Polytechnic University. Electrical engineering, information technologies, control systems. 2021. №40. Pp. 61-75.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.Biriulin, V.I.; Kudelina, D.V.; Gorlov, A.N. Calculation of the cable insulation heating temperature taking into account the influence of the side-by-side laid cables (in Russian) // Bulletin of the Kazan State Power Engineering University. 2019. Т. 11. № 2 (42). Pp. 56-64.Зализный, Д. И. Математическая модель тепловых процессов одножильного силового кабеля/Д. И. Зализный, С. Н. Прохоренко// Изв. высш. учеб. заведений и энергет. об-ний СНГ. Энергетика. 2012. № 5. С. 25-34.Zalizny, D. I. Mathematical model of thermal processes of a single-core power cable // I. I. Zalizny, S. N. Prokhorenko // Izvestia vysshekh. ucheb. uchebnykh uchebnykh uchebnykh i energeticheskiye ob-nye CIS. Energetics. 2012. № 5. Pp. 25-34.Schmidt, H-P. Efficient Simulation of Thermal and Electrical Behaviour of Industrial Cables / H- P Schmidt // Modelling and simulation. June, 2008. P. 523-532.Schmidt, H-P. Efficient Simulation of Thermal and Electrical Behaviour of Industrial Cables / H- P Schmidt // Modelling and simulation. June, 2008. Pp. 523-532.Mamdooh, S. Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System for Thermal Field Evaluation of Underground Cable System / S. Mamdooh // Journal of Energy and Power Engineering. 2012. № 6. P. 1642- 1650.Mamdooh, S. Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System for Thermal Field Evaluation of Underground Cable System / S. Mamdooh // Journal of Energy and Power Engineering. 2012. № 6. Pp. 1642- 1650.Millar, R. J. Real-Time Transient Temperature Computation of Power Cables Including Moisture Migration Modelling / R. J. Millar, М. Lehtonen // PSCC, Session 39. Liege. 2005. P. 4.Millar, R. J. Real-Time Transient Temperature Computation of Power Cables Including Moisture Migration Modelling / R. J. Millar, М. Lehtonen // PSCC, Session 39. Liege. 2005. P. 4.Vahid Abbasi, Hossien Heydari, Faramarz Faghihi. Heuristic mathematical formulations and comprehensive algorithm for optimal decision making for power system cabling // Scientia Iranica D. 2012. № 19(3). P. 707-720.Vahid Abbasi, Hossien Heydari, Faramarz Faghihi. Heuristic mathematical formulations and comprehensive algorithm for optimal decision making for power system cabling // Scientia Iranica D. 2012. № 19(3). Pp. 707-720.Baazzim, M.S., Al-Saud M.S., El-Kady M.A. Comparison of Finite-Element and IEC Methods for Cable Thermal Analysis under Various Operating Environments // International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. 2014. Vol. 8. No. 3. P. 484-489.Baazzim, M.S., Al-Saud M.S., El-Kady M.A. Comparison of Finite-Element and IEC Methods for Cable Thermal Analysis under Various Operating Environments // International Journal of Electrical, Computer, Energetic, Electronic and Communication Engineering. 2014. Vol. 8. № 3. Pp. 484-489.

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