Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий

Представлена и реализована цепно-полевая математическая модель расчета электромагнитных процессов в двухцепной кабельной линии при горизонтальном расположении кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. По результатам определения мощности тепловых источников (джоулевых потерь в жилах и экранах кабел...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Veröffentlicht in:	Гідроенергетика України
Datum:	2014
Hauptverfasser:	Подольцев, А.Д., Кучерявая, И.Н.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут електродинаміки НАН України 2014
Schlagworte:	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
Online Zugang:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141553
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий / А.Д. Подольцев, И.Н. Кучерявая // Гідроенергетика України. — 2014. — № 2-3. — С. 68-73. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-141553
record_format	dspace
spelling	Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н. 2018-09-04T18:10:07Z 2018-09-04T18:10:07Z 2014 Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий / А.Д. Подольцев, И.Н. Кучерявая // Гідроенергетика України. — 2014. — № 2-3. — С. 68-73. — Бібліогр.: 10 назв. — рос. 1812-9277 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141553 621.315.2 Представлена и реализована цепно-полевая математическая модель расчета электромагнитных процессов в двухцепной кабельной линии при горизонтальном расположении кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. По результатам определения мощности тепловых источников (джоулевых потерь в жилах и экранах кабелей) сформулирована тепловая модель подземной кабельной линии, позволяющая определить ее нагрузочную способность по условиям непревышения допустимой температуры нагрева жил, с учетом характеристик окружающей среды и нагрева засыпочного грунта. ru Інститут електродинаміки НАН України Гідроенергетика України Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий
spellingShingle	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н. Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
title_short	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий
title_full	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий
title_fullStr	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий
title_full_unstemmed	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий
title_sort	цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий
author	Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н.
author_facet	Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н.
topic	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
topic_facet	Наука — науково-технічному прогресу в гідроенергетиці
publishDate	2014
language	Russian
container_title	Гідроенергетика України
publisher	Інститут електродинаміки НАН України
format	Article
description	Представлена и реализована цепно-полевая математическая модель расчета электромагнитных процессов в двухцепной кабельной линии при горизонтальном расположении кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. По результатам определения мощности тепловых источников (джоулевых потерь в жилах и экранах кабелей) сформулирована тепловая модель подземной кабельной линии, позволяющая определить ее нагрузочную способность по условиям непревышения допустимой температуры нагрева жил, с учетом характеристик окружающей среды и нагрева засыпочного грунта.
issn	1812-9277
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/141553
citation_txt	Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий / А.Д. Подольцев, И.Н. Кучерявая // Гідроенергетика України. — 2014. — № 2-3. — С. 68-73. — Бібліогр.: 10 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT podolʹcevad cepnopolevaâmodelʹdlâopredeleniânagruzočnoisposobnostikabelʹnyhlinii AT kučerâvaâin cepnopolevaâmodelʹdlâopredeleniânagruzočnoisposobnostikabelʹnyhlinii
first_indexed	2025-11-26T21:32:48Z
last_indexed	2025-11-26T21:32:48Z
_version_	1850777423449161728
fulltext	Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 2�3/2014, ISSN 1812�92776868 ВВ на сто я щее вре мя си ло вые ка бе ли с изо ля ци ей из сши то го по ли эти ле на на сред нее на пря же ние (6—35 кВ) и вы со - кое на пря же ние (вплоть до 110 кВ —500 кВ) по - лу ча ют все бо лее ши ро кое при ме не ние в энер го - си с те мах боль ших го ро дов, на транс пор те (ме т ро - по ли те не), энер го ем ких про мы ш лен ных пред - при я ти ях и энер ге ти че с ких объ ек тах, где тре бу ет - ся вы со кая на деж ность эле к т ро снаб же ния, и в том чис ле на ги д ро эле к т ро с тан ци ях для со еди не - ния эле к т ри че с ко го обо ру до ва ния, вы во да мощ - но с ти от энер го бло ков к рас пре де ли тель ным ус т - рой ст вам или пунк там пе ре хо да. Ряд круп ных ка бель ных про ек тов для ГЭС опи сан в ра бо тах [1—3]. Сре ди них — пер вая в ми - ре ка бель ная ли ния со сши то'по ли эти ле но вой изо ля ци ей на на пря же ние 500 кВ дли ной 2300 м, смон ти ро ван ная в 1998 г. япон ской фир мой Furukawa Electric на то кий ской ги д ро эле к т ро с - тан ции Kazunogawa, а так же ка бель ная ли ния про тя жен но с тью 15 км для Бу рей ской ГЭС на Даль нем Вос то ке в Рос сии (Рис. 1). Боль шая роль в до сти же нии на деж но го и ста - биль но го функ ци о ни ро ва ния эле к т ри че с ких ка - бе лей от во дит ся со вер шен ст во ва нию спо со бов их про клад ки, обес пе че нию оп ти маль ных ре жи мов ра бо ты с уче том ус ло вий ок ру жа ю щей сре ды, в том чис ле ус та нов ле нию до пу с ти мой на гру зоч - ной спо соб но с ти ка бе лей по то ку, ко то рая оп ре - де ля ет ся по до пу с ти мой тем пе ра ту ре то ко про во - дя щих жил. До пу с ти мая тем пе ра ту ра на гре ва жил за ви сит от ти па ка бе лей, но ми наль но го на - пря же ния, спо со ба и схе мы про клад ки ка бе лей в ли нии. Для оп ре де ле ния пре дель но до пу с ти мо го то ка на груз ки ка бель ных ли ний на ря ду с их эле к - т ро маг нит ным рас че том важ ную роль иг ра ет уточ нен ный теп ло вой рас чет. В дан ной ра бо те с це лью оп ре де ле ния на гру - зоч ной спо соб но с ти кабель ных ли ний с изо ля ци - ей из сши то го по ли эти ле на опи сы ва ет ся и ре а ли - зу ет ся ма те ма ти че с кая мо дель эле к т ро теп ло вых про цес сов, учи ты ва ю щая схе му за зем ле ния эк ра - нов ка бе лей, что пред по ла га ет сов ме ст ное ре ше - ние урав не ний эле к т ро маг нит но го по ля и эле к т - ри че с кой це пи. В [5] обос но ва на не об хо ди мость уче та в рас че тах ка бе лей схе мы за зем ле ния эк ра - нов, по сколь ку это вли я ет на ве ли чи ну то ка в эк - ра нах в нор маль ных и ава рий ных ре жи мах, на эле - к т ри че с кие по те ри в эк ра нах (а зна чит на теп ло вой ре жим ка бе лей и про пу ск ную спо соб ность), на ос - нов ные эле к т ри че с кие па ра ме т ры ка бе лей (ак тив - ное и ин дук тив ное со про тив ле ние). Учёт схе мы со еди не ния эк ра нов (од но сто рон нее, дву сто рон - нее за зем ле ния или с транс по зи ци ей) про ве ден в ста тье [6] пу тем сов ме ст но го ре ше ния урав не ний маг нит но го по ля и при со е ди нён ной электри че с - кой це пи. Пред став лен ная в на сто я щей ра бо те ма те ма - ти че с кая мо дель впер вые опи са на в ра бо те [7], где раз ра бо тан ная на ее ос но ве чис лен ная ме то ди ка ис поль зо ва на для рас че тов под зем ной ка бель ной ли нии с рас по ло же ни ем ка бе лей тре у голь ни ком. В дан ной ра бо те про во дит ся ис сле до ва ние двух цеп - ной ка бель ной ли нии с го ри зон таль ным рас по ло - же ни ем ка бе лей. Свя зан ные эле к т ро маг нит ная и теп ло вая за да чи ре ша ют ся по сле до ва тель но: эле к - т ро маг нит ная за да ча — в двух мер ной, а ста ци о нар - ЦЕПНО�ПОЛЕВАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАГРУЗОЧНОЙ СПОСОБНОСТИ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ УДК 621.315.2 ПОДОЛЬЦЕВ А.Д., докт. техн. наук, КУЧЕРЯВАЯ И.Н., канд. техн. наук, Институт электродинамики НАН Украины Пред став ле на и ре а ли зо ва на цеп но�по ле вая ма те ма ти че с кая мо дель рас че та эле к т ро маг нит ных про цес сов в двух цеп ной ка бель ной ли нии при го ри зон таль ном рас по ло же нии ка бе лей с изо ля ци ей из сши то го по ли эти ле на. По ре зуль та там оп ре де ле ния мощ но с ти теп ло вых ис точ ни ков (джо уле вых по терь в жи лах и эк ра нах ка бе лей) сфор - му ли ро ва на теп ло вая мо дель под зем ной ка бель ной ли нии, поз во ля ю щая оп ре де лить ее на гру зоч ную спо соб ность по ус ло ви ям не пре вы ше ния до пу с ти мой тем пе ра ту ры на гре ва жил, с уче том характеристик окру жа ю щей сре ды и на гре ва за сы поч но го грун та. Рис. 1. Силовые кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена производства ABB "Energiekabel", используемые на Бурейской ГЭС (Россия), [1]. Гідроенергетика України, 2�3/2014, ISSN 1812�9277 6969 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І ная теп ло вая за да ча — в трех мер ной по ста нов ке с це лью уче та воз мож - ных не од но род ных ус ло вий про - клад ки ли нии на трас се. В ис сле до - ва ни ях рас смо т ре ны фак то ры и свя - зи, по ка зан ные на Рис. 2. Ком пью - тер ные рас че ты про ве де ны с ис - поль зо ва ни ем ме то да ко неч ных эле - мен тов в па ке те про грамм Comsol Multiphysics [8]. Ма те ма ти че с кая мо дель для ис сле до ва ния По ста нов ка за да чи. Мо де ли ру - ют ся эле к т ро маг нит ные и теп ло вые про цес сы в ста ци о нар ном ре жи ме, про те ка ю щие в ге те ро ген ной об ла с ти. Об ласть вклю ча ет две ка бель ные ли нии (двух цеп ную ли - нию) тран шей ной про клад ки. Каж дая ли ния со - сто ит из трех ка бе лей од но фаз но го ис пол не ния с изо ля ци ей из сши то го по ли эти ле на. Эле мен та ми кон ст рук ции ка бе лей в ли нии, учи ты ва ю щи ми ся в рас че тах, яв ля ют ся алю ми ни е вые то ко не су щие жи лы, каж дая из ко то рых ок ру же на изо ля ци он - ным сло ем из сши то го по ли эти ле на, за тем эк ра - ном из мед ных про во лок и по верх все го гер ме тич - ной на руж ной по ли эти ле но вой обо лоч кой. Мо де ли ро ва ние и рас чет эле к т ро маг нит но го и тем пе ра тур но го по лей про во дят ся при сле ду ю - щих до пу ще ни ях и уп ро ще ни ях: ' ка бель ные ли нии пред по ла га ют ся до ста точ - но длин ны ми и го ри зонталь но про ло жен ны ми па рал лель но по верх но с ти зем ли на оп ре де лен ной глу би не; ' эк ра ны ка бе лей за зем ля ют ся по кон цам стро и тель ных уча ст ков, как по ка за но на Рис. 3; ' за сы поч ный грунт и поч ва од но род ны и име ют од ни и те же свой ст ва по глу би не; от ме тим, что в об щем слу чае свой ст ва зем ли пре тер пе ва ют из ме не ния в ре зуль та те функ ци о ни ро ва ния ка - бель ных ли ний, а так же под дей ст ви ем ме те о ро - ло ги че с ких фак то ров вслед ст вие усад ки, ув лаж - не ния или вы сы ха ния. Эле к т ро маг нит ная за да ча ре ша ет ся в дву мер - ной по ста нов ке, в по переч ном се че нии ка бель ной ли нии, в де кар то вой си с те ме ко ор ди нат от но си - тель но ком плекс но го век тор но го маг нит но го по - тен ци а ла , харак те ри зу ю ще го ся еди - н ст вен ной z'со став ля ю щей . Теп ло вая за - да ча фор му ли ру ет ся в трех мер ной по ста нов ке с уче том не од но род но го уча ст ка грун та на тра се про клад ки от но си тель но тем пе ра ту ры T = T(x,y,z). Эле к т ро маг нит ное по ле ка бель ной ли нии. Ис - точ ни ка ми пе ре мен но го маг нит но го по ля в рас - сма т ри ва е мой об ла с ти яв ля ют ся трех фаз ные то - ки, про те ка ю щие в жи лах и эк ра нах ка бе лей. За - да ча ре ша ет ся в пред поло же нии, что за да на трех - фаз ная си с те ма па де ния на пря же ния на еди ни це дли ны жил и за тем в хо де ре ше ния за да чи оп ре де - ля ют ся то ки в жи лах и в эк ра нах, а так же па де ние на пря же ния на эк ра нах. Рас сма т ри ва ет ся слу чай за зем ле ния эк ра нов на обо их кон цах со глас но Рис. 3. Рас пре де ле ние век тор но го по тен ци а ла оп ре - де ля ет ся сле ду ю щей си с те мой урав не ний: , (1) , (2) , (3) Здесь ω — кру го вая ча с то та из ме не ния то ка; σ, μr — эле к т ро про вод ность и от но си тель ное зна че ние маг нит ной про ни ца е мо с ти сре ды, со от вет ст вен но; — плот ность то ка; Si — пло щадь по пе реч но го се - че ния i'ой про во дя щей сре ды в рам ках рас чет ной об ла с ти (сре ди та ких сред рас сма т ри ва ют ся жи лы, Рис. 2. Схема учета различных факторов при моделировании электротепловых процессов в кабельных линиях Рис. 3. Схема заземления экранов кабельной линии Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 2�3/2014, ISSN 1812�92777070 Рис. 6. Распределение плотности тока \| \| (в цвете) в жилах и экранах кабелей одной цепи и отдельно в каждой жиле и экране в соответствующем масштабе (а, б). Изменение \| \| вдоль линии, проходящей через центр кабелей. Указаны значения токов в жилах Iж и в экранах Iэ (в). Рис. 4. Расчетная конечно0элементная сетка в окрестности двухцепной кабельной линии (а). Распределение модуля вектора магнитной индукции (в цвете и изолиниями) в кабелях и вокруг них (б); изменение вдоль линии КL (в). Гідроенергетика України, 2�3/2014, ISSN 1812�9277 7171 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І эк ра ны ка бе лей и зем ля); — па де ние на пря - же ния в про во дя щей сре де на уча ст ке еди нич ной дли ны; RЗ — со про тив ле ние зем ли; — то ки в эк ра нах фаз ка бе лей А, B, C, со от вет ст вен - но; — в об ла с ти жил (по ла га ет ся из ве - ст ной ве ли чи ной); — в об ла с ти эк ра на; — в об ла с ти грун та. Си с те ма (1)—(3) со дер жит три урав не ния и три не из ве ст ные ве ли чи ны — и яв - ля ет ся ос но вой ма те ма ти че с кой мо де ли за да чи в за мк ну том ви де. В ка че ст ве гра нич ных ус ло вий на внеш них Рис. 5. Изменение магнитной индукции над кабелями одной линии на различных уровнях относительно поверхности земли. Рис. 8. Распределение температуры вокруг кабельной линии в виде изотермических поверхностей (а) и в цвете для фрагмента с увеличением (б). На вставке справа — изменение температуры вдоль линии EF, проходящей через центр кабелей. На графике указана температура нагрева жил. Рис. 7. Трехмерная расчетная область тепловой задачи (а) и конечно0элементная сетка в плоскости x0z (б). Здесь: 1 — кабели; 2 — засыпочный грунт; 3 — природная почва; 4 — неоднородное включение на трассе прокладки; LMM1L1 — поверхность земли; LMNO — поверхность симметрии Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І Гідроенергетика України, 2�3/2014, ISSN 1812�92777272 гра ни цах рас чет ной об ла с ти за да ва лось ус ло вие маг нит ной изо ля ции: . На ли чие вто рой це - пи учи ты ва лось гра нич ным ус ло ви ем на оси сим - ме т рии ОО1 (Рис. 4) — Bτ = 0. Теп ло вое по ле. Рас пре де ле ние ста ци о нар но го тем пе ра тур но го по ля опи сы ва ет ся диф фе рен ци - аль ным урав не ни ем теп ло про вод но с ти ви да , (4) где λ (x, y, z) — теп ло про вод ность со от вет ст ву ю - ще го ма те ри а ла в рас сма т ри ва е мой не од но род ной сре де; Q — удель ная мощ ность теп ло вых ис точ ни - ков, к ко то рым от но сят ся джо уле во теп ло, вы де - ля е мое в мас сив ных про вод ни ках то ко не су щих жил ка бе лей, — \| Jж\|2/σж и по те ри от эле к т ри че с ко - го то ка, про те ка ю ще го в мед ном эк ра не каж до го ка бе ля, — \| Jэ\| 2/σэ. В при ве ден ных фор му лах: Jж , Jэ — со от вет ст вен но дей ст ву ю щие зна че ния плот но с - ти то ка в жи лах и на ве ден но го то ка в эк ра нах ка бе - лей; σж, σэ — эле к т ро про вод ность жи лы и эк ра на; Урав не ние (4) до пол ня ет ся гра нич ны ми ус - ло ви я ми (в со от вет ст вии с обо зна че ни ям Рис. 7 а да лее). T = T0 на по верх но с тях ONN1O1 и L1M1N1O1; ∂T/∂n = 0 на по верх но с тях OLMN, OLL1O1, MM1N1N; − λ ∂T/∂n = k (T − Tокр) на по верх но с ти зем ли LMM1L1 где T0 — тем пе ра ту ра ок ру жа ю щей сре ды (ес те ст - вен ной поч вы); Tокр — тем пе ра ту ра воз ду ха над по верх но с тью зем ли; k — ко эф фи ци ент теп ло - отда чи в воз дух; n — еди нич ный век тор внеш ней нор ма ли к рас сма т ри ва е мой гра ни це рас чет ной об ла с ти. Ре зуль та ты ком пью тер но го мо де ли ро ва ния. Рас счи ты ва лись две трех фаз ные ка бель ные ли нии с но ми наль ным током ка бе лей (на руж ным ди а ме - т ром 33 мм) Iном = 296 А при ча с то те — 50 Гц. Ка бе - ли раз ме ще ны в од ной го ри зон таль ной пло с ко сти на рав ном рас сто я нии друг от дру га — 100 мм, счи тая по цен т ру фаз ка бе лей. Жи ла ка бе лей алю - ми ни е вая се че ни ем 120 мм2. Дли тель но до пу с ти - мая тем пе ра ту ра на гре ва жил — 90°С. Глу би на про - клад ки ка бе лей в зем ле — 0,75 м. Тем пе ра ту ра грун та — 15°С. Рас сто я ние от цен т ра край не го ка - бе ля до гра ни цы об ла с ти за сып ки — 100 мм. Теп ло - про вод ность ес те ст вен ной поч вы λ = 0,83 Вт/(м·К). Ко эф фи ци ент теп ло от да чи с по верх но с ти зем ли k = 15 Вт/(м2·К). Раз ме ры рас чет ной об ла с ти со - став ля ли 5×10×3 м со от вет ст вен но по осям x, y, z (см. да лее Рис. 7 а). Рас смо т рен слу чай про клад - ки ка бе лей в од но род ном грун те. Эле к т ро маг нит ные рас че ты. Ко неч но'эле - мент ное раз би е ние фрагмен та рас чет ной об ла с ти с ка бе ля ми по ка за но на Рис. 4 а. Ос нов ные чис лен ные ре зуль та ты пред став ле - ны на Рис. 4—6. Ре зуль та ты ком пью тер но го мо де - ли ро ва ния по ка зы ва ют не од но род ное рас пре де - ле ние маг нит но го по ля и плот но с ти то ка по се че - нию про вод ни ков. По ле кон цен т ри ру ет ся на по - верх но с ти жил (Рис. 4 б, в). На Рис. 5 по ка за но из ме не ние маг нит ной ин - дук ции над ка бе ля ми од ной ли нии на раз лич - ных уров нях от но си тель но по верх но с ти зем ли. Вбли зи ка бе лей зна че ние со став ля ет 0,0092 Т (Рис. 4 в), тог да как на по верх но с ти зем - ли 0,8 мкТ, а на уров не 0,25 м над зем лей — ~0,4 мкТ (Рис. 5). От ме тим, что на ос но ва нии мас со вых эпи де ми о ло ги че с ких об сле до ва ний на - се ле ния, про жи ва ю ще го в ус ло ви ях об лу че ния маг нит ны ми по ля ми от объ ек тов эле к т ро снаб же - ния, в ми ре ус та нов лен бе зо пас ный уро вень маг - нит ной ин дук ции 0,2—0,3 мкТл [9]. Пу тем ком пью тер но го мо де ли ро ва ния и с по - мо щью дан ных Рис. 5 по ка за но, что ма те ма ти че с - кая мо дель и вы чис ли тель ные сред ст ва по рас че - ту маг нит но го по ля ка бель ных ли ний поз во ля ют оп ре де лять раз ме ры тре бу е мой зо ны от чуж де ния при про клад ке ли ний для обес пе че ния эко ло ги че - с кой бе зо пас но с ти ка бе лей при лю бом их рас по - ло же нии в ли ни ях. При этом не об хо ди мо так же со блю де ние са ни тар ных норм, в со от вет ст вии с ко то ры ми про ек ти ру ют ся и стро ят ся все объ ек ты эле к т роснаб же ния [10]. Как по ка за но на Рис. 6, вза им ное вли я ние со - во куп но с ти про вод ни ков (жил и эк ра нов) ка бе - лей про яв ля ет ся в вы тес не нии то ка на по верх - ность, ска зы ва ет ся так же дей ст вие маг нит но го по ля со сто ро ны сим ме т рич но рас по ло жен ной ка - бель ной ли нии. Кар ти ны рас пре де ле ния плот но с - ти то ка от дель но в жи лах и эк ра нах ка бе лей на Рис. 6 де мон ст ри ру ют ре зуль тат сов ме ст но го про яв ле ния эф фек та бли зо с ти и скин'эф фек та. Де таль ное рас пре де ле ние плот но с ти то ка вдоль ди а ме т ров кабелей представ ле но на Рис. 6 в. Вид но, что вслед ст вие вза им но го вли я ния ка бе - лей в ка бель ных ли ни ях ток кон цен т ри ру ет ся в жи лах вну т рен них ка бе лей (фа зы В каж дой ли - нии). Име ет ме с то не сим ме т рия то ков в жи лах и эк ра нах (Рис. 6 в). Это объ яс ня ет ся слож ным вза - им ным вли я ни ем про вод ни ков каж до го ка бе ля и вли я ни ем ка бель ных ли ний меж ду со бой. Ис поль зо ва ние вы чис ли тель ной ме то ди ки поз во ля ет на хо дить зна чения то ков в то ко про во - Гідроенергетика України, 2�3/2014, ISSN 1812�9277 7373 Н А У К А — Н А У К О В О � Т Е Х Н І Ч Н О М У П Р О Г Р Е С У В Г І Д Р О Е Н Е Р Г Е Т И Ц І дя щих жи лах и эк ра нах ка бе лей пу тем ин те г ри ро - ва ния плот но с ти то ка по се че нию. Зна ние рас пре - де ле ния плот но с ти то ка во всех про вод ни ках ка - бе лей да ет воз мож ность про во дить бо лее точ ные теп ло вые рас че ты ка бель ных ли ний. Теп ло вые рас че ты. Дан ные теп ло вой мо де ли и ре зуль та ты чис лен ных рас че тов пред став ле ны на Рис. 7 и 8. Про ст ран ст вен ное рас пре де ле ние тем пе ра ту ры во круг ка бель ной ли нии да но на Рис. 8. От ме тим, что в ви ду сим ме т рии здесь пред став ле на лишь од на ли ния. Тем пе ра тур ное по ле во круг ка бе лей ха рак те ри зу ет ся про ст ран ст - вен ной не рав но мер но с тью. На и боль шую тем пе - ра ту ру (67°С) име ет ка бель фа зы В, что от ра жа ет вза им ное теп ло вое вли я ние двух ли ний. В не по - сред ст вен ной бли зо с ти от ли ний поч ва на гре ва ет - ся до 50°С (Рис. 8 а), что мо жет стать при чи ной ее вы сы ха ния и, как след ст вие, до пол ни тель но го по - вы ше ния тем пе ра ту ры ка бе лей и их пе ре груз ки по то ку. Теп ло вые рас че ты поз во ля ют оп ре де лить на - гру зоч ную спо соб ность ка бель ных ли ний с уче - том не толь ко до пу с ти мой тем пе ра ту ры на гре ва жил, но и до пол ни тель но го на гре ва ок ру жа ю ще го грун та. За клю че ние. Про ве де ны сов ме ст ные эле к т ро теп ло вые ис - сле до ва ния под зем ной кабель ной ли нии с изо ля - ци ей из сши то го по ли эти ле на с го ри зон таль ным рас по ло же ни ем ка бе лей, от ли ча ю щи е ся уче том схе мы за зем ле ния эк ра нов, оп ре де ле ни ем эле к т - ро маг нит ных по терь в то ко про во дя щих жи лах и эк ра нах ка бе лей. Пу тем уточ нен но го теп ло во го рас че та воз мож но оп ре де ле ние на гру зоч ной спо - соб но с ти ка бель ных ли ний раз лич ных спо со бов про клад ки и при раз лич ных ус ло ви ях ок ру жа ю - щей сре ды. От ли чи тель ны ми осо бен но с тя ми пред став - лен ной ма те ма ти че с кой моде ли и раз ра бо тан ной на ее ос но ве ком пью тер ной ме то ди ки яв ля ют ся: ' воз мож ность рас че та эле к т ро маг нит но го по - ля ка бель ных ли ний не толь ко в ус та но вив ших ся сим ме т рич ных ре жи мах, но и не ста ци о нар ных ава рий ных, не сим ме т рич ных ре жи мах, на при мер, при не пол но фаз ных ко рот ких за мы ка ни ях; ' учет схе мы за зем ле ния эк ра нов ка бе лей, оп - ре де ле ние в них на ве ден ных то ков и по терь от них; ' рас смо т ре ние эле к т ро маг нит но го и теп ло во - го вза им но го вли я ния ка бе лей и ка бель ных ли - ний при двух цеп ной про клад ке; ' воз мож ность по лу че ния ин фор ма ции от но - си тель но эле к т ро маг нитной бе зо пас но с ти ка - бель ных ли ний в со от вет ст вии с ус та нов лен ны ми са нитар ны ми нор ма ми по уров ню маг нит ной ин - дук ции; ' учет ло каль ных пе ре гре вов вдоль трас сы про клад ки ка бе лей за счет рас смо т ре ния не од но - род ных ус ло вий на ли нии трас сы (не од но род ных свойств за сы поч но го ма те ри а ла и при род но го грун та); ' уточ нен ное оп ре де ле ние пре дель но до пу с ти - мой то ко вой на груз ки по ус ло вию со блю де ния при ем ле мых теп ло вых ре жи мов ра бо ты ка бель ных ли ний и эко ло ги че с ких ус ло вий, что осо бен но важ но для ка бе лей, про ло жен ных на от вет ст вен - ных гу с то на се лен ных, про мы ш лен ных и энер ге ти - че с ких объ ек тах, вклю чая ги д ро эле к т ро с тан ции. ЛИ ТЕ РА ТУ РА 1. Тре ть я ков В.М. Ка бель ная ли ния 500 кВ — уни каль - ный про ект на ре ке Бу рее. // Но во сти эле к т ро тех ни ки. — 2005. — № 2 (32). 2. Suzuki A., Nakamura S., Matsuda M., Tanaka H. Insta - llation of the world's first 500 kV XLPE cable with intermediate joints. // Furukawa Review. — 2000. — No. 19. — Р. 115—122. 3. Ку че ря вая И.Н. Вы со ко вольт ные ка бель ные ли нии для ги д ро эле к т ро с тан ций. // Гідро э нер ге ти ка Ук раїни. — 2006. — № 4. — C. 53—56. 4. http://photos'media.ru/index.php?id=33 5. Дми т ри ев, М.В., Ев до ку нин Г.А. Од но фаз ные ка бе ли 6— 10 кВ с изо ля ци ей из сши то го по ли эти ле на. Рас чет за зем ле - ния эк ра нов. // Но во сти Эле к т ро тех ни ки — 2007. — № 5(47). — http://www.news.elteh.ru/arh/2007/47/13.php 6. Греш ня ков Г.В., Ко ва лёв Г.Г., Ду биц кий С.Д. Чис лен - ный ме тод ана ли за на грузоч ной спо соб но с ти вы со ко вольт - ной ка бель ной си с те мы. // Ка бель'news. — 2013. — № 3. — http://www.ruscable.ru/article/Chislennyj_metod_analiza_na gruzochnoj_sposobnosti_vysokovoltnoj_kab 7. По доль цев А.Д., Ку че ря вая И.Н. Чис лен ный рас чет эле к т ро маг нит ных и теп ловых про цес сов в под зем ной ка - бель ной ли нии. Ста ци о нар ный ре жим. // Техн. еле к т ро ди - наміка. Те мат. вип. "Си ло ва еле к троніка та енер го е фек - тивність". — 2006. — Ч. 1. — С. 91—95. 8. Comsol multiphysics modeling and simulation software — http://www.comsol.com/ 9. Се ме нов А.В. Обос но ва ние пре дель но до пу с ти мых норм на ин дук цию маг нитных по лей про мы ш лен ной ча с то - ты для че ло ве ка. // Из ве с тия Том ско го по ли техн. уни верси - те та. — 2012. — Т. 321, № 1. — С. 197—200. — http:// www. - lib.tpu.ru/ fulltext/v/ Bulletin_TPU/ 2012/v321/i1/30.pdf 10. Са ни тар ные нор мы и пра ви ла за щи ты на се ле ния от воз дей ст вия эле к т ри че с ко го по ля, со зда ва е мо го воз душ ны - ми ли ни я ми эле к т ро пе ре да чи пе ре мен но го то ка про мы ш - лен ной ча с то ты, № 2971'84 /Нор ма тив ная до ку мен та ция, 1984. — 9 с. © Подольцев А.Д., Кучерявая И.Н., 2014 �

Цепно-полевая модель для определения нагрузочной способности кабельных линий

Institution

Ähnliche Einträge