Изучен характер нагрева в аварийном режиме высоковольтной кабельной линии на основе одножильных кабелей с полиэтиленовой изоляцией. Рассмотрены различные конфигурации расположения кабелей - в одной горизонтальной плоскости и треугольником. Учтены два источника нагрева - ток, протекающий в жилах, и высокотемпературная окружающая среда.

Приведена методика расчета волновых процессов в высоковольтной кабельной линии с неоднородными параметрами применительно к задачам диагностики состояния силового кабеля. Методика базируется на численном решении методом конечных элементов (МКЭ) системы телеграфных уравнений для многопроводной линии, эквивалентные параметры которой изменяются по длине, например, из-за возникновения зоны с поврежденной изоляцией. Для определения значений частотно-зависимых эквивалентных параметров линии в широком диапазоне изменения частоты в работе предложено использовать как теорию электромагнитного поля (на ее основании сформулирована полевая задача в поперечном сечении линии, которая решена численно с помощью МКЭ), так и аналитические выражения. В качестве примера проанализировано распространение короткого импульса напряжения вдоль кабеля на 110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, содержащего зону неоднородности, и показаны особенности отражения и преломления импульса при прохождении этой зоны.

Рассмотрена трехмерная модель расчета стационарного теплового поля в двух подземных трехфазных кабельных линиях (КЛ) бестраншейной прокладки и окружающей их среде - засыпочном материале и природном грунте. Путем численных расчетов методом конечных элементов показано, что нагрев кабелей в значительной степени определяется теплопроводностью окружающего грунта. Рассчитано распределение температуры в КЛ и на поверхности земли над ними в случае неоднородности засыпочного грунта вдоль трассы прокладки кабелей. Разработанную методику можно использовать при определении нагрузочной способности проектируемых КЛ подземного исполнения с учетом неоднородных характеристик грунта.

Обгрунтовано можливість застосування імпульсного дистанційного методу визначення місця пошкодження у діючій розподільчій кабельній мережі високої напруги (з ізольованою або з резонансною заземленою нейтралями) у початковій стадії одноразового однофазового замикання на землю (ОЗЗ), що виникає природно. Доведено можливість визначення відстані від джерела зондуючого імпульсу до місця ОЗЗ у мережі з одним вузлом (точкою галуження) і кількома радикальними відхідними лініями. З'ясовано відповідні обмеження на випадок ідентичності хвильових характеристик окремих радикальних ліній і збігу часових діаграм внаслідок ОЗЗ в окремих радіусах. Встановлено можливість використання спрощеної схеми заміщення мережі (без урахування місцеположення ОЗЗ) для оцінення перехідного струму ОЗЗ і вибору моменту імпульсного зондування. Висвітлено питання аналізу та синтезу розрядного контуру генератора імпульсних напруг з метою використання фронтового резистора як еквівалента корисного навантаження. Підкреслено, що шляхом попарного віднімання скоригованих імпульсних відбитків, отриманих за допомогою посилання зондуючої хвилі одночасно у три фази мережі, можна знайти пошкоджену фазу. Ефективне виділення інформації саме від місця дефекту досягається внаслідок компенсації відбитків від місця дискретної зміни хвильових параметрів неушкоджених ділянок мережі.

Досліджено проблему підвищення ефективності гасіння пожеж у кабельних тунелях завдяки застосуванню технології рециркулювання летких продуктів згоряння в їх замкнених об'ємах. Теоретично встановлено й експериментально підтверджено можливість ефективного гасіння пожеж у даних тунелях шляхом циркулювання у замкненому об'ємі через зону горіння та спеціально прокладеному над тунелем трубопроводі постійно охолоджуваних продуктів горіння з вмістом кисню від 10 % до 16 %, що призводить до припинення горіння й охолодження тунелю. Побудовано математичну модель конвективно-дифузійного переносу тепла та летких продуктів згоряння у повітряних потоках кабельного тунелю під час пожежі, яка враховує аеродинамічні характеристики тунелю та його розміри, динаміку теплового джерела, співвідношення між інтенсивністю конвективного та дифузійного переносу тепла. Розкрито механізм дестабілізації руху газових потоків у кабельному тунелі під час пожежі, який полягає у зміні режиму провітрювання, спричиненого впливом локальної та глобальної теплової депресії.

Рассчитано температурное поле подземной кабельной линии на напряжение 330 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, предназначенной для электроснабжения производственного процесса на металлургическом заводе "Днепросталь" (г. Днепропетровск). Проанализировано влияние тепловых характеристик грунта вокруг траншеи на нагрев кабелей. Найдено предельное значение теплопроводности грунта, больше которого не происходит перегрев токопроводящих жил кабелей и гарантируется их тепловая устойчивость.

Отмечено, что при реализации алгоритма математической модели очень важно знать порядок расчета неоходимых выражений и их вид представления. В зависимости от подключенных нагрузок или источников сигнала в определенных точках модели очень важно знать, как составить уравнения в этой точке для того, чтобы можно было определить все неизвестные. Количество уравнений, которые описывают эту точку, должно совпадать с количеством неизвестных, а матрица, описывающая коэффициенты при неизвестных, должна быть квадратная и иметь размерность, равную количеству неизвестных. Описаны метод и последовательность программирования рассмотренной математической модели.

Шляхом комп'ютерного моделювання досліджено розподіл електричного поля поблизу конуса вирівнювання поля муфти високовольтного кабеля (110 кВ) зі зшито-поліетиленовою ізоляцією. Враховано залежність електропровідності ізоляції кабеля від напруженості електричного поля, а також положення конуса відносно зрізу елементів кабеля - зовнішнього напівпровідного шару ізоляції та мідного екрану. Розглянуто можливості виконання конуса у вигляді одного рефлектора і повного стрес-конуса (рефлектора з ізоляцією конуса). Проаналізовано особливості розподілу поля залежно від форми конуса та нерівності його поверхні. Результати числового моделювання запропоновано враховувати при проектуванні та удосконалюванні сучасних муфт кабелів на високу та надвисоку напругу.

Выполнено дипольное моделирование магнитного поля (МП) над зоной соединительных муфт трехфазной кабельной линии (КЛ) для типичного случая удаления точек наблюдения на расстояние, превышающее двойное расстояние между кабелями КЛ. Показано, что МП трехфазной КЛ при условии симметрии питающих напряжений может быть определено дипольными магнитными моментами только двух ее токовых контуров, что обосновывает возможность эффективного использования двухконтурного экранирования МП КЛ вместо известного трехконтурного. Предложена двухконтурная система пассивного экранирования зон соединительных муфт подземных высоковольтных трехфазных кабельных линий, отличающаяся уменьшенным количеством ее элементов (ферромагнитных сердечников) при сохранении коэффициента экранирования более 10, что имеет экспериментальное подтверждение.

Рассчитано электромагнитное поле подземной одноцепной кабельной линии на напряжение 330 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Проанализированы явления скин-эффекта и эффекта близости в силовых кабелях. Изучены распределения магнитного поля кабельной линии на поверхности земли при различной глубине расположения линии в грунте. Определены зоны отчуждения и максимальные значения поля над поверхностью земли.

Исследовано магнитное поле подземной двухцепной кабельной линии на напряжение 330 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Проанализированы явления скин-эффекта и эффекта близости в силовых кабелях. Изучены распределения магнитного поля кабельной линии на поверхности земли и выше при различном расстоянии между цепями кабельной линии. Показано, что только за счет изменения взаимного расположения цепей линии для рассматриваемого случая не удается снизить внешнее магнитное поле до допустимого уровня, определяемого согласно требованиям электромагнитной безопасности.

С помощью метода компьютерного моделирования исследованы особенности распределения магнитного поля вокруг одноцепной подземной трехфазной кабельной линии с полиэтиленовой изоляцией на напряжение 330 кВ в случае применения плоского ферромагнитного экрана. Проанализированы зависимости уровня магнитного поля от глубины расположения экрана в грунте, его размерных характеристик, нелинейной зависимости магнитной проницаемости материала экрана от магнитной индукции.

Розраховано та проаналізовано магнітне поле на поверхні землі підземної одноланцюгової кабельної лінії на напругу 330 кВ у разі, коли кабелі лінії прокладені в поліетиленових трубах. На відміну від традиційного випадку передбачається, що у поліетилен труб додана магнітна дрібнодисперсна фракція, і за рахунок цього поліетиленовий матеріал має ефективні магнітні властивості. Такі труби можуть виконувати функції магнітного екрану, що знижує магнітне поле на поверхні грунту. Досліджено два різні конструктивні варіанти: кожен фазний кабель розташовано в окремій трубі з магнітними властивостями і всі три кабелі знаходяться у загальній трубі. Показано, що використання трьох поліетиленових труб як магнітних екранів є неефективним, а у разі однієї загальної для всіх кабелів труби поле на поверхні землі може бути знижено на порядок. Досліджено вплив ефективної магнітної проникності матеріалу труби, а також розмірів труби (радіуса, товщини стінки) і форми (замкненої у перерізі або напівкруглої труби) на ефективність екранування магнітного поля на поверхні грунту.

Виконано комп'ютерне моделювання розподілу магнітного поля підземної надвисоковольтної кабельної лінії (330 кВ) з феромагнітним екраном різної форми. Показано, що застосування Н-подібного екрана без зазорів дає змогу забезпечити безпечний рівень магнітного поля на поверхні землі над кабелями. Проаналізовано залежність рівня магнітного поля від товщини Н-подібного феромагнітного екрана.

Індекс рубрикатора НБУВ: З279.126-012

Рубрики:

Кабельні лінії електропередачі та електричні мережі

Шифр НБУВ: Ж69973 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Проаналізовано та виявлено особливості розподілу магнітного поля, що створюється підземною надвисоковольтною (330 кВ) трифазною кабельною лінією в оточуючому середовищі та на поверхні землі у разі використання П-подібного екрана, виготовленого з різних матеріалів - алюмінію, міді, заліза, магнетілу, мю-металу. Показано найбільшу ефективність екранування при застосуванні екрана з високопровідних матеріалів - міді або алюмінію. Для зниження рівня магнітного поля на поверхні землі до регламентованих безпечних значень пропонується використовувати П-подібний екран з подовженими вертикальними елементами.

Запропоновано пристрій для дистанційного моніторингу стану високовольтної кабельної лінії. Пристрій дає змогу одночасно вимірювати декілька діагностичних показників: температуру зовнішньої оболонки кабелю, електричний струм у жилі, ємнісний струм на землю. Він використовує спеціально створене внутрішнє електричне джерело живлення, що перетворює безпосередньо енергію електромагнітного поля кабелю в електричну енергію з необхідними параметрами. За допомогою комп'ютерного моделювання визначено розподіл температурного поля в активній зоні кабельної лінії напругою 330 кВ та встановлено кількісний зв'язок між температурою зовнішньої оболонки кабелю (яка безпосередньо вимірюється) та значеннями температури жили кабелю та ізоляції, які є важливими діагностичними показниками теплового стану силового кабелю.

Запропоновано метод ідентифікації режимних параметрів розподільних електричних мереж (ЕМ) із відновлюваними джерелами енергії (ВДЕ) на основі псевдовимірювань графіків їх генерування, отриманих за агрегованою інформацією автоматизованих систем комерційного обліку електроенергії (АСКОЕ) та типовими графіками. Типові графіки генерування відновлюваних джерел енергії, отримані на основі типових наборів даних про метеорологічний рік, використовуються для визначення режимних параметрів і втрат електроенергії в ЕМ. Для синхронізації даних і відновлення агрегованої в часі інформації про генерування ВДЕ в розподільних ЕМ використовуються алгоритми оцінювання стану. Перевагою застосування оцінювання стану є можливість поточного та перспективного аналізу енергоефективності розподільних ЕМ зі значною часткою ВДЕ. Особливо це стосується фотовольтаїчних електричних станцій (ФЕС), оскільки вони мають складно-прогнозований графік генерування. Відновлення графіка генерування за даними типового метрологічного року надає змогу використовувати його як типовий, нарівні з типовими графіками електроспоживання, а отже, розраховувати параметри окремих режимів розподільної ЕМ протягом звітного періоду. Підхід передбачає використання функціональних залежностей параметрів режиму розподільних ЕМ у комплексі з іншими засобами відновлення втрачених даних. Показано, що недостатність вимірювань режимних параметрів розподільних ЕМ із ВДЕ можна компенсувати з допустимою точністю, використовуючи інформацію з типових наборів даних і відомості про відпуск електроенергії з автоматизованими системами комерційного обліку електроенергії.

Мета роботи - визначення способу здійснення аварійного знеструмлення об'єкта шляхом перерізання багатожильних проводів під напругою без проявів аварійних режимів роботи електричних мереж. Як методи дослідження було використано комплексний підхід, що включає аналіз досліджень щодо аварійного знеструмлення, лабораторні дослідження щодо визначення безпечного способу перерізання багатожильних проводів під напругою. Знеструмлення різного роду об'єктів під час проведення рятувальних робіт та пожежогасіння є одним із важливих завдань, яке необхідно виконати з метою створення безпечних умов праці для самих рятувальників. Встановлено, що одним із способів, за допомогою якого можливе здійснення різання багатожильних проводів під напругою без коротких замикань є використання абразивних ріжучих дисків з електрокорунду, що обертаються. Запропоновано конструкцію пристрою для здійснення безаварійного перерізання проводів під напругою, який має штангу, ріжучий елемент, передаточний механізм та пристрій для фіксації проводу; в середині штанги розташований передаточний механізм, в якості якого використано вал, який одним кінцем пов'язаний з двигуном, а другим кінцем через редуктор, на якому закріплений пристрій для фіксації проводу, з ріжучим елементом, в якості якого використовують відрізний круг з електрокорунду. В лабораторних умовах проведено експериментальні дослідження, які показали, що перерізання проводів відбувається без прояву небезпечних чинників електричного струму і коротких замикань, іскрінь, електричних дуг. Обгрунтовано підходи до перерізання багатожильних проводів під напругою за допомогою корундових дисків, що виключає виникнення аварійних режимів роботи електричних мереж, зокрема коротких замикань. Одержані результати можуть бути використані для створення інструментів безпечного аварійного знеструмлення, що створює передумови для підвищення безпеки такого роду робіт.

Вдосконалено методи вирішення задачі фізикоматематичного моделювання і розрахунку магнітного поля (МП) високовольтних трифазних кабельних ліній (КЛ), виконаних з одножильних кабелів, при двосторонньому заземленні їх екранів. Для високовольтної трифазної КЛ запропоновано фізико-математичну модель, що дозволяє виконувати розрахунок МП КЛ і струмів в екранах за будь-якої схеми прокладання кабелів. Отримано вирази для коефіцієнта екранування МП КЛ при прокладанні кабелів "у площині" і "у трикутник" та, з використанням перетворення Кларк, наближений компактний вираз при прокладанні кабелів "у площині", похибка якого не перевищує 5%. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість 2-4-кратного підвищення коефіцієнта екранування МП КЛ при двосторонньому заземленні екранів кабелів шляхом охоплення кабелів КЛ феромагнітними осердями. Отримано вирази для розрахунку коефіцієнта екранування залежно від параметрів феромагнітних осердь, параметрів кабелів і схеми їх прокладання. Виконано верифікацію запропонованої фізико-математичної моделі та розрахункових співвідношень шляхом чисельного моделювання та на основі експерименту. Розроблено методику розрахунку МП КЛ та діючих значень струмів в екранах при двосторонньому заземленні власних екранів кабелів.