Оценка параметров тепловых режимов кабельных линий напряжением 10 кВ при различных условиях эксплуатации

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.

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ. 7-е изд. – Раздел 1, глава 1.3 (Утв. Приказом Минэнерго России от 20.05.2003 № 187).

2. 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.

3. 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.

4. 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.

5. 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.

6. Грачева Е.И., Наумов О.В., Горлов А.Н. Проблемы исследования эквивалентного сопротивления электрических цеховых сетей низкого напряжения // Вестник КГЭУ. 2019. №3 (43).

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. 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.

11. 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.

12. 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.

13. 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.

14. Schmidt, H-P. Efficient Simulation of Thermal and Electrical Behaviour of Industrial Cables / H- P Schmidt // Modelling and simulation. June, 2008. P. 523-532.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.