Дослідження нагрівання силових кабелів із зшитою поліетиленовою ізоляцією на напругу до 110 кВ

Abstract

Розглянуто ряд суттєвих особливостей СПЕ-кабелів, які впливають на тепловий режим як робочому, так і в аварійному режимах в експлуатації, а саме: 1) більші, ніж у традиційних маслом наповнених кабелів, значення площі перерізу жил і товщини ізоляції, що зумовлює суттєву залежність динаміки нагрівання від теплоємності жили і ізоляції для СПЕкабелів після включення; 2) більша, ніж у традиційних маслом наповнених кабелів, допустима температура ізоляції (90 С); 3) суттєва залежність теплопровідності і теплоємності поліетиленової ізоляції від температури; 4) наявність елементів конструкції з високим питомим тепловим опором (до 50 С·м/Вт), що суттєво змінює динаміку нагрівання СПЕ-кабелю, а отже його перевантажувальну здатність. Представлено експериментальні дані щодо визначення різниці температури між елементами конструкції кабелів і оточуючим повітряним середовищем. Досліджено нагрівання кабелів із зшитою поліетиленовою ізоляцією для трьох кабелів, розташованих в площині на різних відстанях один від одного. Встановлено, що температура ізоляції, прилеглої до жили, в режимі перевантаження зростає суттєво швидше, ніж температура ізоляції, прилеглої до екрану. Запропоновано використовувати адіабатний режим нагрівання кабелю струмом перевантаження, кратним номінальному, визначеному для окремого кабелю за гранично допустимої тривало температури ізоляції, прилеглої до струмопровідної жили кабелю. Це забезпечує значне скорочення часу випробування в умовах виробництва. Робота напрямлена на створення методу визначення допустимого струму цих кабелів в конкретних умовах експлуатації.

Рассмотрен ряд существенных особенностей СПЭ-кабелей, которые влияют на тепловой режим как в рабочих, так и в аварийных режимах эксплуатации, а именно: 1) большие, чем у традиционных маслом наполненных кабелей, значения площади сечения жил и толщины изоляции, что обусловливает существенную зависимость динамики нагревания от теплоемкости жилы и изоляции для СПЭ-кабелей после включения; 2) большая, чем у традиционных маслом наполненных кабелей, допустимая температура изоляции (90 С); 3) существенная зависимость теплопроводности и теплоемкости полиэтиленовой изоляции от температуры; 4) наличие элементов конструкции с высоким удельным тепловым сопротивлением (до 50 С·м/Вт), что существенно изменяет динамику нагрева СПЭкабеля, а следовательно его перегрузочную способность. Представлены экспериментальные данные по определению разности температуры между элементами конструкции кабелей и окружающей воздушной средой. Три кабеля расположены в одной плоскости на различных расстояниях между ними. Исследовано нагревание кабелей со сшитой полиэтиленовой изоляцией. Предложено использование адиабатного режима нагрева кабеля током перегрузки, кратным номинальному. Работа нацелена на создание метода определения допустимого тока таких кабелей в конкретных условиях эксплуатации.

In this paper, experiment for determining the temperature difference between the elements of cable and in the open air is considered. The formation of a three cables laid in a plane with different spacing between adjacent cables. Tests to heat of cables for XLPE-polyethylene are used as a solid dielectric insulation. The line to XLPE-cables in group running horizontally, provided that the cables are of equal diameter and emit equal losses. It is limited to the following: the air flow around the cables may be necessary restricted by proximity to next cables. When single-core cables are installed in parallel the load current may not share equally between the parallel cables. This is because a significant proportion of the impedance of large conductors is due to self reactance and mutual reactance. Hence the spacing and relative location of each cable will have an effect on the current sharing. Calculation for each cable configuration is necessary. Possibility of using for determining the thermal properties of XLPE-cables a sheath applied over the cable surface with coefficient convection heat transfer between cable surface and the air region about it of equal zero. The work is devoted to creation of a method for calculation of the current rating of high-voltage cables in conditions function.