Метод контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.11.13 – прилади і методи контролю та визначення складу речовин. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2021 р. Дисертаційна робота присвячена розробці методу контролю струмових перевантажень в силових кабелях середньої напруги з ізоляцією із зшитого поліетилену. Запропоновано модель, яка дозволяє визначати параметри стаціонарного теплового режиму конкретного кабелю за будь-якого струму навантаження. Вдосконалено математичну модель для визначення параметрів тривалого струмового навантаження ЗПЕ-кабелю за рахунок введення в систему рівнянь аналітичного виразу для визначення коефіцієнту розсіяння тепла, що дозволило врахувати особливості конструкції конкретного кабелю. Проаналізовано діапазон експлуатаційних режимів, в яких необхідно оцінювати перевантажувальну здатність кабелів зі ЗПЕ-ізоляцією. Проведено теоретичні та експериментальні дослідження визначення динаміки нагрівання кабелю АПвЕгаПу – 1×70 – 35 кВ в умовах реального виробництва. Проаналізовано вплив технологічних особливостей виготовлення ЗПЕ-кабелів. Встановлено, що за умови застосування в напівпровідних екранах пічної сажі замість ацетиленової на границі екран-ізоляція можуть виникати місця локального посилення електричного поля. Проаналізовано процес дегазації ЗПЕ-кабелю, на основі протоколів термогравиметричного аналізу дані практичні рекомендації щодо строків дегазації. За умови, що режим навантаження є допустимим, тобто поточний перегрів не перевищує максимально допустимий, визначено струм та час допустимого перевантаження. Встановлено діапазон можливих режимів тривалого струмового навантаження для конкретної конструкції кабелю, визначено часові та температурні межі при заданому коефіцієнті перевантаження. Дані практичні рекомендації щодо впровадження запропонованого методу в систему існуючих контрольних випробувань на кабельних підприємствах. Відзначено, що доцільно використовувати запропонований метод контролю як неруйнівну діагностику силових кабелів.Thesis on obtaining a scientific degree of Ph.D. in specialty 05.11.13 "Devices and methods of testing and determination of composition of substances" – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2021. The dissertation work is devoted to the development of the method of current overload control in medium voltage power cables with cross-linked polyethylene insulation. A model is proposed that allows one to determine the parameters of the stationary thermal regime of a particular cable at any load current. The mathematical model for determining the parameters of the long-term current load of the XLPEcable has been improved by introducing an analytical expression into the system of equations for determining the heat dissipation coefficient, which made it possible to take into account the design features of a particular cable. The range of operating conditions in which it is necessary to assess the overload capacity of XLPE-cables is analyzed. Theoretical and experimental studies have been carried out to determine the dynamics of heating the cable АПвЕгаПу – 1×70 – 35 kV in real production conditions. The influence of technological features of the manufacture of XLPEcables is analyzed. It has been established that, provided that furnace soot is used in semiconducting screens instead of acetylene, places of local amplification of the electric field may appear at the screen-insulation interface. The process of degassing of the XLPE-cable is analyzed, on the basis of the protocols of thermogravimetric analysis, practical recommendations are given regarding the timing of degassing. Provided that the load mode is permissible, that is, the current overheating does not exceed the maximum permissible, the current and time of permissible overload are determined. The range of possible modes of continuous current load for a specific cable design is established, time and temperature limits are determined for a given overload factor. Practical recommendations are given for the implementation of the proposed method in the system of existing control tests at cable enterprises. It is noted that it is advisable to use the proposed control method as non-destructive diagnostics of power cables.