Details

Данная работа посвящена анализу режимов работы кабельной линии 110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена и разработки предложений по оптимизации расчётов длительно допустимых токовых нагрузок и температур конструкции. В ходе исследования решались следующие задания: 1. Изучение конструкции высоковольтных кабельных линий напряжением 110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. 2. Изучение видов сшивок полиэтилена и характеристик изоляции в зависимости от используемого полимера. 3. Изучение методов вычислений теплопроводности. 4. Анализ существующих температурных уравнений в установившемся и неустановившемся режиме. 5. Анализ существующих моделей для оптимизации расчёта длительно допустимой токовой нагрузки. 6. Изучение зарубежных стандартов для снятия зависимости теплопроводности от температуры. 7. Проведение эксперимента по оценке зависимости теплопроводности от температуры по зарубежному стандарту. 8. Расчёт длительно допустимой токовой нагрузки по отечественному стандарту. Работа проведена на базе лабораторной установки DRX-II-RL Высшей школы высоковольтной энергетики, где были получения значения для оценки зависимости теплопроводности сшитого полиэтилена от температуры. Анализ проводился с помощью анализатора теплопроводности, базируется на электротепловой аналогии. Плотности тепловых потоков на горячем измерительном стержне и на холодном измерительном стержне отличаются, с помощью датчика рассчитываются их значения, считается средний тепловой поток, который затем используется для расчёта теплопроводности. Теплопроводность в свою очередь равна среднему тепловому потоку через толщину образца, деленному на разность температур измерительных стержней. В результате, по отечественному стандарту была рассчитана длительно допустимая токовая нагрузка, теоретически оценено влияние повышения теплового сопротивления изоляции, оболочки, грунта на длительно допустимую токовую нагрузку.

This work is devoted to the analysis of the operating modes of a 110 kV cable line with cross-linked polyethylene insulation and the development of proposals for optimising the calculations of long-term permissible current loads and temperatures of structural elements. The following tasks were solved in the course of the research: 1. Study of the design of 110 kV high-voltage cable lines with cross-linked polyethylene insulation. 2. Study of types of polyethylene cross-links and insulation characteristics depending on the polymer used. 3. Study of methods for calculating thermal conductivity. 4. Analysis of existing temperature equations in steady and unsteady states. 5. Analysis of existing models for optimising the calculation of the long-term permissible current load. 6. Study of foreign standards for obtaining the dependence of thermal conductivity on temperature. 7. Conducting an experiment to assess the dependence of thermal conductivity on temperature in accordance with foreign standards. 8. Calculating the long-term permissible current load according to domestic standards. The work was carried out on the basis of the DRX-II-RL laboratory setup of the Higher School of High Voltage Power Engineering, where values were obtained for assessing the dependence of the thermal conductivity of cross-linked polyethylene on temperature. The analysis was carried out using a thermal conductivity analyser based on thermoelectric analogy. The heat flux densities on the hot measuring rod and the cold measuring rod differ; their values are calculated using a sensor, and the average heat flux is calculated, which is then used to calculate the thermal conductivity. Thermal conductivity, in turn, is equal to the average heat flow through the thickness of the sample, divided by the temperature difference between the measuring rods. As a result, the long-term permissible current load was calculated according to the domestic standard, and the influence of the increase in the thermal resistance of the insulation, sheath, and soil on the long-term permissible current load was theoretically estimated.

• ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1 КОНСТРУКЦИЯ КАБЕЛЯ С ИЗОЛЯЦИЕЙ ИЗ СПЭ ДЛЯ КЛ НАПРЯЖЕНИЕМ 110 КВ
  • 1.1 Термопластичные полимеры в кабельной продукции
  • 1.2 Сшивка полиэтилена
• 2 ОБЩИЕ ПОНЯТИЯ О ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
  • 2.1 Установившееся тепловое состояние
  • 2.2 Неустановившееся тепловое состояние
  • 2.3 Виды передачи тепла
  • 2.4 Определение теплопроводности
  • 2.5 Стационарный процесс теплопередачи
  • 2.6 Нестационарный процесс теплопередачи
• 3 МЕТОДЫ РАСЧЁТА ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ ТОКОВОЙ НАГРУЗКИ
  • 3.1 Методы расчёта длительно допустимой токовый нагрузки в установившемся режиме
  • 3.2 Методы расчёта длительно допустимой токовый нагрузки в неустановившемся режиме
  • 3.3 Аналитический метод теплового анализа
  • 3.4 Численные методы теплового анализа
  • 3.5 Метод конечных разностей и метод конечных элементов
  • 3.6 Метод электротепловая аналогии
• 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ МЕТОДИКА ИЗМЕРЕНИЙ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
  • 4.1 Методика измерения теплопроводности по американскому стандарту ASTM D-5470-17
  • 4.2 Методика расчёта теплопроводности по американскому стандарту ASTM D-5470-17
  • 4.3 Экспериментальное измерение теплопроводности на анализаторе DRX-II-RL
  • 4.4 Обработка результатов эксперимента по снятию зависимости теплопроводности от температуры
• 5 ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ МАТЕРИАЛОВ КАБЕЛЯ И ТЕПЛОВОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ГРУНТА НА ДЛИТЕЛЬНО ДОПУСТИМУЮ ТОКОВУЮ НАГРУЗКУ КАБЕЛЬНОЙ ЛИНИИ
  • 5.1 Расчёт длительно допустимой токовой нагрузки кабельной линии в установившемся режиме по ГОСТ Р МЭК 60287
  • 5.2 Анализ влияния теплового сопротивления элементов на длительно допустимую токовую нагрузку
  • 5.3 Вывод системы уравнений теплового баланса кабельной линии для оценки влияния параметров кабельной линии на длительно допустимый ток нагрузки
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ