energsecurityНадежность и безопасность энергетикиSafety and Reliability of Power Industry1999-55552542-2057ООО «НПО Энергобезопасность»10.24223/1999-5555-2023-16-4-263-269energsecurity-907Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, ИССЛЕДОВАНИЯ, РАСЧЕТЫDESIGN, RESEARCH, CALCULATIONSМетодика расчета температурных параметров и срока службы кабельных линий напряжением 10 кВMethod of calculation of temperature parameters and service life of 10 kv cable linesЦицоньИ. И.TsitsonI. I.

Кафедра ЭПП

Красносельская ул., 51, Казань, Респ. Татарстан, 420066

Department EPP 420066, Republic of Tatarstan

Krasnoselskaya str., 51, Kazan, Rep. Tatarstan, 420066

honey.roditel@mail.ruГрачеваЕ. И.GrachevaE. I.

Кафедра ЭПП

Красносельская ул., 51, Казань, Респ. Татарстан, 420066

Department EPP 420066, Republic of Tatarstan

Krasnoselskaya str., 51, Kazan, Rep. Tatarstan, 420066

Казанский Государственный Энергетический УниверситетРоссияKazan State Power Engineering UniversityRussian Federation202325012024164263269Copyright © Цицонь И.И., Грачева Е.И., 20242024Цицонь И.И., Грачева Е.И.Tsitson I.I., Gracheva E.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.sigma08.ru/jour/article/view/907

Проведено исследование, основанное на анализе методики расчета температурных параметров кабельных линий 10 кВ и расчета сроков службы изоляции при различных условиях эксплуатации, а также выявления зависимостей, которые позволяют наиболее точно выбирать параметры кабелей при эксплуатации на объектах промышленности. Результаты исследования могут быть использованы для повышения энергоэффективности предприятий, а также помогают снизить количество аварийных выходов из строя кабельных линий, которые могут возникнуть вследствие тепловых пробоев из-за неправильного выбора параметров кабелей при определенных условиях эксплуатации, что может стать причиной повышения затрат на производстве в целом. Проведение исследования и расчетов температурных параметров кабельных линий на напряжение 10 кВ при различных способах прокладки и с различными коэффициентами загрузки по климатологии республики Татарстан, а также выявление ключевых зависимостей, которые позволят сделать соответствующие выводы по эксплуатации кабелей при рассматриваемых условиях. Используются методы по расчету температурных параметров и сроков службы кабелей, а также методы по обработке полученных в результате расчетов данных, в том числе метод аппроксимации функции. Также применяется специальное программное обеспечение для осуществления визуализации полученных результатов после проведения расчетов. Представлены результаты расчетов температурных параметров кабельных линий напряжением 10 кВ при различных способах прокладки, с различными типами изоляции и с различными коэффициентами загрузки по климатологии республики Татарстан. Произведены расчеты сроков службы кабельных линий при исследуемых условиях и сделаны выводы по оптимальным загруженностям кабелей, которые не приведут к преждевременному тепловому старению изоляции при определенных условиях эксплуатации. Исходные данные для осуществления расчетов и применяемая методика соответствуют нормам ГОСТ для кабельных линий. Результаты проведенного исследования и выполненных расчетов могут быть использованы для оценки и выбора оптимальной загруженности кабельных линий при выбранных условиях на этапе проектирования систем электроснабжения.

 

This study is based on the analysis of the methodology for calculating the temperature parameters of 10 kV cable lines and calculating the service life of insulation under various operating conditions, as well as identifying dependencies that allow the most accurate selection of cable parameters during operation at industrial facilities. The results of the study can be used to improve the energy efficiency of enterprises, and contribute to reducing the number of emergency failures of cable lines that may occur due to thermal breakdowns caused by incorrect choice of cable parameters under certain operating conditions, which may cause an increase in production costs in general. Conducting research and calculations of temperature parameters of cable lines at a voltage of 10 kV with different laying methods and with different capacity factors according to the climatology of the Republic of Tatarstan, as well as identifying key dependencies that will enable to draw appropriate conclusions on the operation of cables in the conditions under consideration. The article uses methods for calculating temperature parameters and cable service life, as well as methods for processing the data obtained as a result of calculations, including the method of function approximation. Special software is also used to visualize the results obtained after the calculations. The results of calculations of temperature parameters of 10 kV cable lines for various laying methods, with different types of insulation and with different capacity factors according to climatology of the Republic of Tatarstan are presented. Calculations of the service life of cable lines under the conditions under study have been made and conclusions have been drawn on optimal cable loads that will not lead to premature thermal aging of insulation under certain operating conditions. The initial data for the calculations and the methodology used comply with GOST standards for cable lines. The results of the study and the calculations performed can be used to evaluate and select the optimal load of cable lines under selected conditions at the design stage of power supply systems.

кабельные линиирасчет температурных параметровстарение изоляциисрок службы кабельных линийвизуализация температурных процессовкоэффициент загрузкиcable linescalculation of temperature parametersinsulation agingservice life of cable linesvisualization of temperature processescapacity factorsReferencesГрачева Е. И., Горлов А. Н., Алимова А. Н. Исследование и оценка потерь электроэнергии в системах внутрицехового электроснабжения // Вестник Казанского государственного энергетического университета 2019; 4(44): 22–29.Gracheva E. I., Gorlov A. N., Alimova A. N. Research and evaluation of electricity losses in in-shop power supply systems // Bulletin of Kazan State Energy University 2019; 4(44): 22–29.Грачева Е. И., Алимова А. Н. Возможные погрешности расчетов потерь электроэнергии в цеховых промышленных сетях // Известия высших учебных заведений. ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГЕТИКИ 2018; 20(11 – 12): 81 – 92. DOI:10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-81-92.Gracheva E. I., Alimova A. N. Possible errors in the calculations of electricity losses in shop industrial networks // Izvestiya of higher educational institutions. ENERGY PROBLEMS 2018; 20(11–12): 81–92. DOI:10.30724/1998-9903-2018-20-11-12-81-92.Грачева Е. И., Наумов О. В. Исследование методов расчета электрических нагрузок цеховых систем промышленного электроснабжения // Электроэнергия. Передача и распределение 2019; 1(52): 54–59.Gracheva E. I., Naumov O. V. Investigation of methods for calculating electrical loads of shop systems of industrial power supply // Electricity. Transmission and distribution 2019; 1(52): 54 – 59.Грачева Е. И., Гиззатуллина Е. Е. Анализ надежности цеховых сетей // Известия вузов. Проблемы энергетики 2021; 5–6.Gracheva E. I., Gizzatullina E. E. Reliability analysis of shop networks // News of universities. Problems of power engineering 2021; 5 – 6.Лубков А. Н., Титков В. В., Тукеев П. Д. Исследования теплового режима трёхфазной кабельной линии в условиях прокладки в полимерных трубах // Известия НТЦ Единой энергетической системы 2018; 1(78): 93–108.Lubkov A. N., Titkov V. V., Tukeev P. D. Studies of the thermal regime of a three-phase cable line under conditions of laying in polymer pipes // Izvestiya STC Unified Energy System 2018; 1(78): 93–108.Svein M. Helleso, Espen Eberg. Simplified model for heat transport for cables in pipes // IEEE Transactions on Power Delivery 2021: 3137876.Svein M. Helleso, Espen Eberg. Simplified model for heat transport for cables in pipes // IEEE Transactions on Power Delivery 2021: 3137876.Труфанова Н. М., Кухарчук И. Б., Феофилова Н. В. Расчет теплового поля кабельного канала с учетом потерь в экранах кабеля // Вестник Пермского национального политехнического университета. Электротехника информационные технологии, системы управления 2018; 28: 179–193.Trufanova N. M., Kukharchuk I. B., Feofilova N. V. Calculation of the thermal field of a cable channel taking into account losses in cable screens // Bulletin of Perm National Polytechnic University. Electrical engineering information technologies, control systems 2018; 28: 179–193.Халитов В. Р. Расчет блочной канализации для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена // Энергоэксперт 2020; 4: 28–33.Khalitov V. R. Calculation of block sewerage for cables with insulation from cross-linked polyethylene// Energoexpert 2020; 4: 28–33.ГОСТ Р МЭК 60287-2-1-2009 Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 2–1. Тепловое сопротивление. Расчет теплового сопротивления.GOST R IEC 60287-2-1-2009 Electrical cables. Calculation of the rated current load. Part 2–1. Thermal resistance. Calculation of thermal resistance.Основы общей химии: учебное пособие // Киселев А. П., Крашенинников А. А., Балт. гос. техн. ун-т.– СПБ 2012; 177–179.Fundamentals of general chemistry: textbook // Kiselev A. P., Krasheninnikov A. A., Baltic State Technical University. un-t.– St. PETERSBURG 2012: 177–179.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.