CC BY
123
УДК 621.315.2
10.20998/2074-272Х.2016.4.08
Л.А. Щебенюк, Т.Ю. Антонець
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ВТРАТ В 1ЗОЛЯЩ1 ВИСОКОВОЛЬТНИХ СИЛОВИХ КАБЕЛ1В З ПОЛ1МЕРНОЮ ВОЛЯЩСЮ
Розглянуто сучасний нормативный тдхгд до визначення втрат в поляци силових високовольтних кабетв. В стацюнар-ному режымi навантаження (100 %-ий коефщент навантаження) за дтчим мжнародним стандартом (1ЕС60287-1-1) дiелектричнi втрати залежать тгльки вид напруги i вид використаного поляцшного матерiалу. Сыловi високовольтнi кабл з полящею зi зшитого полетилену (СПЕ-кабел1) мають безперечж переваги перед традицшними маслом напо-вненими, що зумовило X повсюдне застосування у вс1х розвинених кранах i помтне скорочення використання гнших шипи; кабелю. Ряд суттевих особливостей СПЕ-кабелв, як впливають на температуру в елементах конструкци кабелю ц вiдповiдно, на втрати в цих елементах як робочому, так i в аваршному режимах в експлуатаци, а саме: 1) бI-льшг, нж у традиц^йних кабелв, значення площ1 перерезу жил i товщини 1золяци; 2) бтьша, нж у традицЫних маслом наповнених кабелв, допустима температура iзоляцií (90 °С); 3) бшьш1, нж у традицЫних кабелв, значення товщини ¿золяци i напiвпровiдных екратв по жиж i по 1золяци; 4) суттева залежтсть шеплопровiдносшi i шеплоемностi полетиленовог поляци вiд температури; 5) наявнкть елеменшiв конструкци з високим питомим тепловим опором (до 50 С^м/Вт), що суттево змшюе температуру в елементах конструкци кабелю ц вiдповiдно втрати в цих елементах. Представлено дат щодо визначення втрат в систем поляцИ i натвпров1дних екранiв по жил i по поляци СПЕ-кабелю на напругу 110 кВ для елекшрофiзичных i конструктивних характеристик матерiалiв системи поляцИ конкретного кабелю на основ1 схеми замщення системи 1золяци Струм в цш 1золяцшнш систем1 е комплексною величиною I значення тангенса кута н дiелекшричных втрат за промисловог частоти визначено як в1дношення дшсного струму до реактивного. В робот1 виконано розрахунок втрат в систем1 иоляцП, що складаеться з 1золящ1 п зшитого полетилену, екранш по жил ! по поляци п нап1впров1дного полетилену. Робота спрямована на створення методу визначення допустимого струму цих кабелв в конкретнихумовах експлуатаци. Бiбл. 7, рис. 2.
Ключовi слова: силовий кабель, СПЕ-кабель, втрати в iзолящl, система iзолящl, тангенс кута дiелектричних втрат.
Рассмотрен современный нормативный поход к определению потерь в изоляции силовых высоковольтных кабелей. В стационарном режиме нагрузки (100 % -ный коэффициент нагрузки) в соответствии с действующим международным стандартом (1ЕС 60287-1-1) диэлектрические потери зависят только от напряжения и от использованного изоляционного материала. Силовые высоковольтные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ-кабели) имеют безусловные преимущества перед традиционными, что обусловило их широкое использование во всех развитых странах и заметное сокращение использования других типов кабелей. Ряд существенных особенностей СПЭ-кабелей, которые влияют на температуру в элементах конструкции кабеля и, соответственно, на потери в них 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; 2) большая, чем у традиционных маслом наполненных кабелей, допустимая температура изоляции (90 "С); 3) большие, чем у традиционных маслом наполненных кабелей, значения толщины полупроводящих экранов по жиле и по изоляции; 4) существенная зависимость теплопроводности и теплоемкости полиэтиленовой изоляции от температуры;5) наличие элементов конструкции с высоким удельным тепловым сопротивлением (до 50 "С^м/Вт), что существенно влияет на температуру в элементах конструкции СПЭ-кабеля и, соответственно, на потери в них. Представлены данные о потерях в системе, состоящей из изоляции и полупроводящих экранов по жиле и по изоляции СПЭ-кабеля на напряжение 110 кВ для электрофизических и конструктивных характеристик материалов системы изоляции конкретного кабеля на основе схемы замещения. Ток в этой изоляционной системе является комплексной величиной, и значение тангенса угла ее диэлектрических потерь при промышленной частоте определено как отношение действительного тока к реактивному. В работе выполнен расчет потерь в системе изоляции, состоящей из изоляции из сшитого полиэтилена, экрана по жиле и экрана по изоляции из полупроводящего полиэтилена. Работа нацелена на разработку метода оценки пропускной способности СПЭ-кабелей в конкретных условиях испытаний и эксплуатации. Библ. 7, рис. 2.
Ключевые слова: силовой кабель, СПЭ-кабель, потери в изоляции, система изоляции, тангенс угла диэлектрических потерь.
Постановка проблеми. Високовольтн СПЕ-кабелi мають ряд суттевих особливостей, яш вплива-ють на тепловий режим як робочому, так i в аваршному режимах в експлуатаци:
• бшьш^ шж у традицшних маслом наповнених кабелiв, значення площi перерiзу жил i товщини iзоляцri, що зумовлюе суттеву залежшсть процесу на^вання кабелю ввд теплоемносл жили i iзоляцil та ввд втрат в нш;
• б№ша, шж у традицшних маслом наповнених кабетв, допустима температура ¿золяци (90 °С), що,
по-перше, зумовлюе висош значення допустимого струму [1]; по-друге, збшьшуе втрати в елементах конструкци кабелю, що вимагае окремого розгляду втрат в iзоляцil [2];
• суттева залежшсть теплопровщносп i теплоем-ност полiетиленовоl iзоляцil ввд температури (на-приклад, питома теплоемшсть полiетилену при тем-пературi 20 °С дорiвнюе 2300 Дж/кг-°С, а при 80 °С - 3750 Дж/кг-°С) та наявшсть елеменпв конструкци
© Л.А. Щебенюк, Т.Ю. Антонець
з високим питомим тепловим опором (до 50 °Ом/Вт), що змшюе тепловий режим роботи iзоляцil порiвня-но з режимом роботи традицшних маслом наповне-них кабелiв.
Тому дослщження втрат в iзоляцil високовольт-них кабелiв i3 зшитою полiетиленовою iзоляцieю, е необхiдним для прийняття техшчних рiшень щодо 1х пропускно! i перевантажувально! спроможностi.
Аналiз лiтератури. Поеднання високо! робочо! напруженостi електричного поля (до 8 кВ/мм i б№-ше) з тривалою пiдвищеною температурою iзоляцil (до 90 °С i бiльше) зумовлюють застосування трива-лих i дорогих випробувань (long-term test) [3], за яки-ми СПЕ-кабелi тддають сотням циклiв нагрiву (кож-ний по 8 годин) з одночасною дiею шдвищено! напру-ги 1,7U; в процесi ди циктв нагрiву контролюють всi основнi параметри:
• електричнi (тангенс кута дiелектричних втрат, рiвень часткових розрядiв);
• тепловi (температура в елементах конструкцп кабелю i на його поверхш).
В той же час пропускна спроможнiсть силових кабелiв визначаеться виключно розрахунком в номь нальних умовах, тобто в стацюнарному режимi нава-нтаження (100 % -ий коефщент навантаження) [4]. Вiдповiдно, номiнальний струм In, - необмежено три-валий, за якого встановлюеться максимальна температура жили при номiнальних умовах оточуючого сере-довища. Практично застосовнi розрахунковi моделi для визначення In обов'язково включають розрахунок втрат в iзоляцil високовольтних кабелiв [4].
Оскшьки втрати в елементах конструкцп кабелю опосередковано впливають на втрати в 1золяци, а в умовах експлуатацп кабель практично нiколи не пра-цюе в стацiонарному гранично допустимому режим^ то для перевiрки працездатносл конкретних кабелiв використовують або спещальш лаборатори [5, 6], або кабель приймають шд гаранти виробника. Останне означае необхiднiсть дослiдження у виробника втрат в iзоляцil конкретних кабелiв. Очевидно, що нормованi розрахунки е необхщними. Але для шновацшно! продукций, яка суттево вiдрiзняеться вщ традицшно!, ви-користання тiльки нормованих методiв е недостатнiм. Наприклад, в [7] нами запропоновано метод викори-стання ушверсальних i унiфiкованих розрахункових моделей процесiв тепло i масообмiну в високовольтних кабелях з пластмасовою iзоляцiею для досль дження !х пропускно1 спроможностi шляхом штер-вального оцiнювання параметрiв моделей. Показано, що для розрахунку пропускно1 спроможност силового високовольтного кабелю з пластмасовою iзоля-цiею необхiдне спшьне вирiшення моделей, якi опи-сують конструктивна електричнi, тепловi та еконо-мiчнi параметри кабелю. Наведено ршення для одножильного кабелю перерiзом 625 мм2 на напругу 220 кВ. Встановлено, що оптимальний дiапазон тов-щини iзоляцil вiд 9,5 мм до 10,5 мм i при подальшо-му зменшеннi товщини iзоляцil пропускна спромож-нiсть кабелю зменшуеться.
Мета роботи - оцшити потужнiсть втрат в сис-темi iзоляцil СПЕ-кабелю на напругу 110 кВ в номша-льному режимi навантаження за допомогою схем за-мiщення.
Результата дослiджень. В основу розрахуншв втрат в iзоляцil високовольтних СПЕ-кабелiв покла-дено аналогiю процеав тепло-масообмiну, зокрема процесiв перенесення зарядiв i процесу перенесення тепла. Вщповвдш моделi однаковi за своею структурою, вони включають як базовi рiзницю потенцiалiв (електричних чи теплових), потж, опiр, провiднiсть. Вiдповiдно вс iншi елементи моделей, що описують той чи шший процес, е похщними вiд цих величин, i математичний опис того чи шшого процесу в системi диференцiйних рiвнянь е досить унiверсальним та ушфжованим [2, 3].
У цилiндричних координатах (г, в, ¿), найбшьш прийнятних для опису процесiв тепломасообмiну в кабелях, для потенщалу застосовують рiвняння Пуассона, в якому, якщо потенцiал ф залежить тiльки вщ радiуса г (радiальне поле в однорвднш речовинi), гра-дiент потенщалу обернено пропорцшний до радiуса:
-ёф/ёг = ф0/[г-/и(г2/г1)], (1)
де г1, г2 - радiуси еквiпотенцiалей, м1ж якими мае мю-це радiальне поле в однорiднiй речовинi, г1< г2; ф = ф0 при г = г1, i ф = 0 при г = г2.
Ця модель е основною розрахунковою моделлю, що використовуеться в кабельнш технiцi для опису стащонарних процесiв перенесення зарядiв чи тепла через однорвдну речовину в радiальному полi.
Оск1льки потенцiал залежить тшьки вiд радiуса лише за умови необмежено довгого кабелю, а речови-на, в якш вiдбуваеться процес перенесення, в тш чи iншiй мiрi е неоднородною, то застосування моделi (1) зумовлюе похибку тим меншу, чим назван вище умо-ви ближчi до реальности Щоб уникнути суттево! по-хибки, треба обчислення виконувати для iнтервалiв можливих значень параметрiв i порiвнювати результати розрахунк1в iз результатами, що випливають з реального досвщу.
Наприклад, при розрахунку втрат у дiелектрику кабелiв з полiетиленовою iзоляцiею треба використа-ти штервал значень питомого теплового опору iзоля-цИ, оск1льки цей параметр залежить вщ температури [7]. Використання аналоги процеав переносу зарядiв i переносу тепла для визначення розпод^ напруже-ностi поля в елементах конструкцп СПЕ-кабелю, якщо процес перенесення стацюнарний (параметри процесу не залежать вщ часу) i л1н1йний, вщношення вiдповiдних рушшно! рiзницi потенцiалiв (наприклад, рiзниця температур т, К) до штенсивносп потоку (для теплового потоку Р, Дж/с) е сталим. Тодi для потоку через будь-який однорщний елемент конструкцп кабелю:
т = Р5, (2)
де - ошр елемента конструкцп кабелю.
Якщо попк тепловий i радiальний, то тепловий отр iзоляцil визначаеться на одиницю довжини кабелю формулою :
SS, = oln(r2/rl)/2n, (З)
де r1, r2 - рaдiyси еквiпотенцiaлей рaдiaльного поля вiдповiдно по жилi i по iзоляцiï; а, - питомий тепло-вий опiр iзоляцiï.
Cистемa iзоляцiï CПE-кaбелю склaдaeться з по-слвдовно розтaшовaниx шaрiв рiзниx мaтерiaлiв: га-пiвпровiдного екрaпy по жил^ iзоляцiï i гашвпровщ-ного екрaнy по iзоляцiï. Тому для розрaxyнкy процесy перенесення зaрядiв при постшному стрyмi в тaкiй системi необxiдно врaxyвaти рiзнi знaчення питомого електричного опору всix трьоx елеменпв.
Haпiвпровiднi екрaни по жилi i по iзоляцiï склa-дaються з композицшного мaтерiaлy - зшитого поль етилену, нaповненого aцетиленовою сaжею. Тaкий мaтерiaл зa структурою i xaрaктеристикaми можнa розглядaти як неiдеaльний дiелектрик, що проводить електричний струм. Для орieнтовного оцiнювaння потyжностi розсiювaння енергп в нaпiвпровiдниx екрaнax конкретниx конструкцш кaбелiв можнa ви-користaти рiзнi сxеми зaмiщення системи «гашвпро-вщний екрaн по жилi - iзоляцiя - нaпiвпровiдний екрaн по iзоляцiï». Haприклaд, вiдомy пaрaлельнy сxемy зaмiщення для кожного з елементiв системи, таведену нa рис. 1.
Якщо пaрaметри сxеми зaмiщення С1, С2, СЗ i R1, R2, R3 визнaчити зa вiдомими формyлaми для рaдiaль-ного електричного поля:
С = 2n^e^eG//n(r2/r1), (4)
де eG - електричнa констaнтa, e - вiдноснa дiелектрич-га проникпiсть iзоляцiï; eG = 1/ц0 cg2 = S,S5^1G-12 Ф/м; cG = 2,99...*1GS м/с - швидшсть свiтлa y вaкyyмi; ц0 = 4л-10-7 Гн/м - мaгнiтнa константа;
R = (2n^y)-1^/n(r2/rl), (5)
де у - питомa електропровiднiсть мaтерiaлy елементу, то вiдповiднi комплекснi опори цт елементiв визга-чaються стльною формулою (б).
El
E2
Sl S2 S3
П Ï2 /3
d1 d2 !з
E3
Рис. 1. Cxемa системи «пamвпровiдний екрaн по жилi -iзоляцiя - ш^в^ов^ий екрaп по iзоляцiï»: eb e2, e3 - вщ-
носш дiелектричпi пропикпостi мaтерiaлy елемеппв; Уь Уь Ь - питомi електропровщносп мaтерiaлy елемештв; db d2, d3 - товщини елемептiв системи
Комплексш опори елементiв системи iзоляцiï:
Z = -jXçR/(R -jXc), (б)
де R, Xc - aктивний i реaктивний опiр вщповщного елементу системи, Xc = (юС)-1 = (2nfC)-1; f - чaстотa; С - eмнiсть елементу системи iзоляцiï.
B (б) зaмiсть Z, C, R поставлено вiдповiднi зга-чення для нaпiвпровiдного екрaнy по жилi (Z1, C1, R1),
iзоляцiï (Z2, C2, R2), нaпiвпровiдного екрaпy по iзоляцiï (Z3, C3, R3). Cтрyм, який протiкae через iзоляцiю i ra-швпровщш екрaни кaбелю визнaчaeться фaзною та-пругою кaбелю U i сумою комплексна опорiв елеме-нтiв системи iзоляцiï кaбелю:
I = U/(Zl + Z2 + Z3). (7)
Haпрyгa нa елементax системи i arar^rn втрaти в ниx визгачено формyлaми:
Ul = IZl; Pi = Uv[Re(I) -jIm(I)]; (S) U2 = P2 = Uï[Re(I) -jIm(I)]; (9)
U3 = I^Zs; P3 = Uï[Re(I) -jIm(I)]. (10) Bтрaти в системi iзоляцiï визнaчено формулою:
P = U[Re(I) -jIm(I)]. (11)
Тaким чином, втрaти в системi iзоляцiï P зaле-жaть вiд нaпрyги, пов'язaнi з електрофiзичними xaрa-ктеристикaми використаного мaтерiaлy (з в1дносною дiелектричною проникшстю e, питомою електропро-вiднiстю у) i з геометричними розмiрaми елементiв системи iзоляцiï.
З iншого боку прaктично зaстосовною i рекомен-довaпою ввдповвдним мiжнaродним стaпдaртом [2] формулою, зa якою визнaчaють втрaти Pd в дiелектри-ку силовиx високовольтниx кaбелiв, e спiввiдношен-ня, що включae знaчення тaпгенсa кyтa дiелектричниx втрaт tgS:
Pd = œœhgb, (12)
де ю - крyговa чaстотa, ю = 2nf; С - eмнiсть нa одини-цю довжини; U - фaзнa нaпрyгa.
Згачення тaнгенсa кyтa дiелектричниx втрaт ви-знaчaють експериментaльно. Для зшитого полiетиле-ну високовольтниx кaбелiв в [2] нaведено знaчення tgd = 0,0015. Потужшсть втрaт Pd у дiелектрикy кaбе-лю AПвEBнгд 1^500 га 110 rB зa (12) становить Pd = 0,33 Bт/м.
Згачення потyжностi втрaт в системi iзоляцiï розрaxовaпе зa формулою (11) для цього табелю P = 0,34 Bт/м при питомiй електропровiдностi дiелек-трикa 1G-11 Cм/м i питомш електропровiдностi мaтерi-aлy нaпiвпровiдниx екрaнiв в дiaпaзонi в1д 1G-1 Cм/м до 1G1 Cм/м. Очевидно, що зaстосyвaння бiльш склaд-ниx сxем зaмiщення системи «нaпiвпровiдний екрaн по жм - iзоляцiя - гашвпроввдний екрaн по iзоляцiï» кaбелю може зaбезпечити бiльшy точнiсть розрaxyн-к1в. Але вiдповiднiсть знaчень Pd i P e достатньою для виршення зa допомогою дaноï сxеми зaмiщення по-стaвленоï зaдaчi, a сaме, - орieнтовноï оцiнки втрaт у т^в^ов^н^ екрaпax високовольтного кaбелю по-рiвняно iз втрaтaми в його iзоляцiï.
3a допомогою (7) тaнгенс кyтa дiелектричниx втрaт системи iзоляцiï може бути визнaчено як вщно-шення дiйсного струму до реaктивного:
tgd = Re(I)/Im(I). (13)
Ha рис. 2 нaведено iлюстрaцiю резулктапв роз-рaxyнкiв зa (13) у виглядi зaлежностi тaнгенсa кyтa дiелектричниx втрaт системи iзоляцiï CПE-кaбелю га нaпрyгy 110 kB вiд питомо1' електропровiдностi мaте-рiaлy екрaпa. Щ дaнi, по-перше, свiдчaть про те, що зменшення питомо1' електропровiдностi мaтерiaлy екрaнa зyмовлюe збiльшення втрaт в екрaнi, aле в до-статньо широкому дiaпaзонi знaчень питомо!' елект-
ропроввдносп матер1алу екрана, до якого належать реальш значения у вщповщних конструкщях кабелю, а саме ввд 10-3 См/м до 102 См/м, потужшстю втрат у нашвпровщних екранах можна знехтувати у пор1в-нянш з потужнютю втрат в 1золяци.
По-друге, максимум на залежносп тангенса кута д1електричних втрат системи 1золяцй' СПЕ-кабелю на напругу 110 кВ ввд питомо! електропроввдносл мате-р1алу екрана уг за будь-яких значень вщносно! д1елек-трично! проникност1 матер1алу екрана знаходиться далеко вщ реальних значень уг (щонайменше на п'ять порядив), тобто цей максимум не мае практичного значения.
По-трете, за реальних значень вщносно! д1елект-рично! проникноси матер1алу нашвпровщних екрашв в систем! 1золяци високовольтних СПЕ-кабел1в (не менше 100 при частот 50 Гц), максимальне значення tgd наближаеться до нормативного (tgd = 0,0015). Це сввдчить про прийнятшсть схеми замщення у вигляд1 послвдовного з'еднаиия комплексних опор1в трьох елеменпв системи 1золяци. Ва елементи представлен паралельним з'еднанням активного i реактивного опору.
Максимум на залежносп тангенса кута дiелект-ричних втрат системи iзоляцi! СПЕ-кабелю мае мюце за умови рiвностi абсолютних значень активного i реактивного опору нашвпровщних екранiв:
Re(Z1) = - Im(Z1); (14)
Re(Z3) = - Im (Z3), (15)
що свiдчить про переважно емнiсний характер струму через нашвпроввдний екран при реальних значеннях електрофiзичних характеристик матерiалу нашвпро-ввдного екрану.
0.15
0.1
0.05
0
- 9 - 8 - 7 - 6 - 5 - 4 - 3 - 2 - 10 1
Рис. 2. Залежност тангенса кута дiелектричних втрат системи iзоляцп СПЕ-кабелю на напругу 110 кВ ввд питомо! електропроввдност матерiалу екрана за рiзних значень ввдносно! дiелектричноl проникност матерiалу екрана ее (наведенi результати одержат для кабелю з товщиною iзоляцil 16 мм)
Висновки
1. За допомогою аналiзу схеми замщення визначе-но потужнiсть втрат в системi iзоляцil СПЕ-кабелю на напругу 110 кВ в номiнальному режим навантаження.
2. Виходячи з того, що значення tgЪ зшитого поль етилену за стандартами 1ЕС становить 0,0015, визна-чено, що потужшсть втрат в системi iзоляцu кабелю АПвЕВнгд 1x500 на 110 кВ дорiвнюe 0,33 Вт/м. Зна-
чення потужносп втрат в системi ¡золяци, розраховане за схемою замiщення для цього ж кабелю, становить
0.34.Вт/м при питомш електропровiдностi дiелектрика 10-11 См/м та питомiй електропроввдносп матерiалу напiвпровiдних екранiв в дiапазонi вiд 10-1 См/м до 101 См/м.
3. Струм, який тече через iзоляцiю i напiвпровiднi екрани кабелю, визначаеться фазною напругою i сумою комплексних опорiв цих елеменпв конструкци кабелю. Критерiем коректносп результатiв розрахун-к1в за схемою замщення е фактичний збiг цих результата з даними мгжнародних нормативних документiв. Ввдтак можна зробити висновок, що розрахунки за прийнятою схемою замiщення можна застосовувати для орiентовно! оцiнки необхiдностi врахування втрат у нашвпроввдних екранах високовольтного кабелю порiвняно iз втратами в його iзоляцi!.
4. В достатньо широкому дiапазонi значень питомо! електропровiдностi матерiалу екрана, до якого належать реальш значення у ввдповвдних конструкц1ях кабелю, а саме вiд 10-3 См/м до 102 См/м, потужшстю втрат у напiвпровiдних екранах можна знехтувати у порiвняннi з потужшстю втрат в iзоляцi!.
5. Зменшення питомо! електропровiдностi матерiа-лу екрана зумовлюе збiльшення втрат в системi iзоля-ци кабелю. Вiдповiдно на залежносп тангенса кута дiелектричних втрат системи iзоляцi! високовольтного СПЕ-кабелю спостертаеться максимум. Значення питомо! електропроввдносп матерiалу екрана уг, за якого е максимум втрат:
• знаходиться далеко ввд реальних значень уг (щонайменше на п'ять порядив), тобто не мае практичного значення;
• за реальних значень ввдносно! дiелектрично! проникносп матерiалу нашвпроввдних екранiв в сис-темi iзоляцi! високовольтних СПЕ-кабелiв (не менше 100), максимальне значення tgd наближаеться до нормативного (tgS= 0,0015);
• максимум на залежностi тангенса кута дiелект-ричних втрат системи iзоляцi! СПЕ-кабелю мае мiсце за умови рiвностi абсолютних значень активного i реактивного опору напiвпровiдних екранiв, що е влас-тивiстю прийнято! схеми замщення.
СПИСОК ШТЕРАТУРИ
1. Карпушенко В.П., Щебенюк Л.А., Антонець Ю.О., Нау-менко О.А. Силовi кабелi низько! та середньо! напруги. Конструювання, технологш, якiсть. X.: Регiон-iнформ, 2000. - 376 с.
2. IEC 60287-1-1: 2001. Electric cables. Calculation of the current rating. Part 1-1: Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses - General. - 65 p.
3. СИГРЭ № 303 «Revision of qualification procedures for high voltage and extra high voltage AC extruded underground cable systems», 2006.
4. IEC 60287-2-1: 2001. Electric cables. Calculation of the current rating. Part 2-1: Thermal resistance - Calculation of thermal resistance. - 84 p.
5. IEC 62067: Ed. 1.1b: 2006. Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 150 kV
tgö = Re(I)/Im(I)
£e = •< • 2,3 •
9 • • • • • • •
I £e = • • 200« e = 1 0 Ye = ),5 С l м/м g r
(Um = 170 kV) up to 500 kV (Um = 550 kV) - Test methods and requirements. - 90 p.
6. HD 632 S1: 1998. Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 36 kV (Um = 42 kV) up to 150 kV (Um = 170 kV) Part 2: Additional test methods.
7. ^e6eHK>K ..A., AffroHe^ T.ro. flo BH3HaneHHfl npony-ckhoi cnpoMo^HoCTi BHCoKOBomTHHX CH^OBHX Ka6emB 3 nnacTMacoBoro i30M^ero // BicHHK HTy «Xni». - 2011. -№3. - C. 152-157.
REFERENCES
1. Karpushenko V.P., Shchebeniuk L.A., Antonets Yu.O., Naumenko O.A. Sylovi kabeli nyz'koyi ta seredn'oyi napruhy. Konstruyuvannya, tekhnolohiya, yakist' [Power cables of low and medium voltage. Designing, technology, quality]. Kharkiv, Region-inform Publ., 2000. 376 p. (Ukr).
2. IEC 60287-1-1: 2001. Electric cables. Calculation of the current rating. Part 1-1: Current rating equations (100% load factor) and calculation of losses - General. - 65 p.
3. SIGRE № 303 «Revision of qualification procedures for high voltage and extra high voltage AC extruded underground cable systems», 2006.
4. IEC 60287-2-1: 2001. Electric cables. Calculation of the current rating. Part 2-1: Thermal resistance - Calculation of thermal resistance. - 84 p.
5. IEC 62067: Ed. 1.1b: 2006. Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 150 kV (Um = 170 kV) up to 500 kV (Um = 550 kV) - Test methods and requirements. - 90 p.
6. HD 632 S1: 1998. Power cables with extruded insulation and their accessories for rated voltages above 36 kV (Um = 42 kV) up to 150 kV (Um = 170 kV) Part 2: Additional test methods.
7. Shchebeniuk L.A., Antonets T.Yu. To determine the capacity of high-voltage power cables with plastic insulation. Visnyk NTU «KhPI» - Bulletin of NTU «KhPI», 2011, no.3, pp. 152-157. (Ukr).
Hadiuwrn (received) 05.05.2016
ЩебенюкЛеся ApmeMiem1, к.т.н., проф., Антонець Тарас Юршович1, астрант, 1 Нацюнальний техшчний ушверситет «Харювський полггехшчний шститут», 61002, Харюв, вул. Кирпичова, 21, e-mail: agurin@kpi.kharkov.ua
L.A. Shchebeniuk1, T.Yu. Antonets1
1 National Technical University «Kharkiv Polytechnic Institute», 21, Kyrpychova Str., Kharkiv, 61002, Ukraine. Investigation of losses in insulation of high-voltage power cables with XLPE insulation.
In this paper the authors calculate the losses in insulation system cable with XLPE-polyethylene as a solid dielectric insulation and with semiconductor polyethylene used as a conductor screen and an insulation screen. The paper is devoted to the investigation of losses in the insulation system of high-voltage XLPE-cables. The line of 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. The dielectric losses are voltage depended and related to the insulation system materials being used. All current in this insulation system are complex quantities containing both real (Re(I)) and imaginary (Im(I)) parts. Values of the loss factor of the insulation system at power frequency tgb are given astgb = Re(I)/Im(I). It was proposed the quantities criterion of the loss factor of the insulation system to high voltage XLPE-cables. The work is devoted to creation of a method for calculation of the current rating of high-voltage cables in conditions function. References 7, figures 2.
Key words: power cable, XLPE-cable, insulation losses, insulation system, loss factor.
