Методика расчета температурных параметров и срока службы кабельных линий напряжением 10 кВ

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

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. 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. 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.

1. 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.

2. 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.

3. 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.

4. Грачева Е.И., Гиззатуллина Е.Е. Анализ надежности цеховых сетей // Известия вузов. Проблемы энергетики. 2003. № 5-6.

5. Титков В.В. К оценке теплового режима трехфазной линии из СПЭ-кабеля // КАБЕЛЬ-News. 2018. № 10. С. 3-10.

6. Ковригин Л. А. Расчет температурных полей и токовых нагрузок кабелей в ANSYS // КАБЕЛЬ-News. 2009. № 4. С. 2-6.

7. 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.

8. 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.

9. Коржов А.В., Сидоров А.И., Томашева Е.В. Влияние магнитного поля кабелей 6-10кВ на их изоляцию // Электричество. 2009. С. 46-53.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.