Preview

Вестник Донского государственного технического университета

Расширенный поиск

Метод исследования термофлуктуационных процессов в задачах диагностики и прогнозирования изоляционных материалов

https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-117-127

Полный текст:

Аннотация

Введение . Статья посвящена исследованиям термофлуктуационных процессов в изоляционных материалах в соответствии с теорией теплопроводности для решения задач диагностики и прогнозирования остаточного ресурса изоляционных материалов на основе цифрового регистратора, а также неразрушающего температурного метода. Целью работы является совершенствование методов неразрушающей диагностики, а именно - разработка автоматизированной системы контроля состояния изоляции и расчетно-экспериментальное исследование. Материалы и методы . Предложены математические модели, описывающие послойное распределение температуры кабельной линии в соответствии с теорией теплопроводности, использующие дифференциальное уравнение Фурье. Создан обобщенный алгоритм работы регистратора контроля параметров силовых кабельных линий (СКЛ), реализующий метод неразрушающего контроля термофлуктуационных процессов в изоляционных материалах СКЛ. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик распределений температуры. При этом исследовались различные нагрузочные режимы работы и функции изменения тока кабеля. Результаты исследования . Разработаны математические модели и программное обеспечение для численного моделирования температурного поля в сечении кабеля в соответствии с теорией теплопроводности, учитывающие физические свойства материалов и геометрические размеры элементов кабеля. Проведен сравнительный анализ экспериментальных и расчетных характеристик распределений температуры. Научно подтверждена адекватность разработанной упрощенной математической модели определения температуры наиболее нагретой точки изоляции жилы кабеля на основе измеренных значений температуры поверхности силового кабеля и температуры воздуха при различных изменениях действующего значения тока кабеля. Разработан и обоснован метод исследования термофлуктуационных процессов на основе использования послойно расположенных в СКЛ температурных датчиков, позволяющий объединить в одном измерительном средстве два метода контроля: прогнозирование развивающегося дефекта изоляции и неразрушающий контроль термофлуктуационных процессов силового кабеля. Предложенная математическая модель может быть использована в качестве базовой при расчете тепловых процессов силовых кабелей в режиме реального времени, поскольку ее адекватность подтверждена экспериментальными исследованиями. Обсуждение и заключения . Полученные результаты могут быть использованы при разработке теории, методов диагностики и прогнозирования состояния изоляционных материалов в сложных распределенных системах при различных режимах работы.

Об авторах

Марина Николаевна Дубяго
Южный федеральный университет
Россия


Николай Константинович Полуянович
Южный федеральный университет
Россия


Вячеслав Хасанович Пшихопов
Южный федеральный университет
Россия


Список литературы

1. Макаров, Е. Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4-35 кВ и 110-1150 кВ / Е. Ф. Макаров. - Москва : Папирус ПРО, 2004. - Т. 3. - 674 с.

2. ГОСТ Р МЭК 60287-1-1. Кабели электрические. Расчет номинальной токовой нагрузки. Часть 1-1. Уравнения для расчета номинальной токовой нагрузки и расчет потерь. Общие положения / Федеральное агентство по техническому регулированию и метрологии. - Москва : Стандартинформ, 2009. - 28 с.

3. Ларина, Э. Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии : учеб. для вузов / Э. Т. Ларина. - Москва : Энергоатомиздат, 1996. - 464 с.

4. Мониторинг силовых кабельных линий с адаптацией к условиям окружающей среды в режиме реального времени / В. В. Беляков [и др.] // ЭЛЕКТРО. Электротехника, электроэнергетика, электротехническая промышленность. - 2008. - № 5. - С. 38-40.

5. Дубяго, М. Н. Мониторинг температуры силовых кабельных линий на ARDUINO / М. Н. Дубяго, В. С. Доценко, В. И. Данильченко // Сборник научных статей. Выпуск IX. - Ростов-на-Дону : Изд-во ЮФУ, 2015. - С. 134-139.

6. Dubyago, M. N. Prediction deterioration of insulation process on the basis of partial discharge thermal fluctuation theory / M. N. Dubyago, N. K. Poluyanovich, D. V. Burkov // ICAEMM 2016 : International Conference on Applied Engineering, Materials and Mechanics. - Weihai, 2016. - P. 205-211.

7. Математическое моделирование тепловых процессов в силовых кабелях с пластмассовой изоляцией / Д. И. Зализный [и др.] // Вестник Гомельского гос. техн. ун-та им. П. О. Сухого. - 2009. - № 3. - С. 65-75.

8. Навалихина, Е. Ю. Математическое моделирование процессов сложного тепломассопереноса в кабельном канале : дис. … канд. техн. наук / Е. Ю. Навалихина. - Пермь, 2015. - 109 с.

9. Sedaghat, A. Thermal Analysis of Power Cables in Free Air: Evaluation and Improvement of the IEC Standard Ampacity Calculations / A. Sedaghat, F. De León // IEEE Transactions on power delivery. - 2014. - Vol. 29, № 5. - P. 2306-2314.

10. Моделирование тепловых процессов в кабеле с изоляцией из сшитого полиэтилена средствами Matlab и Simulink / Е. С. Зайцев [и др.] // Проектирование инженерных и научных приложений в среде MATLAB : Мат-лы V междунар. науч. конф. - Харьков : НТУ «ХПИ», 2011. - С. 615-622.

11. Богородицкий, Н. П. Электротехнические материалы : учеб. для вузов / Н. П. Богородицкий, В. В. Пасынков, Б. М. Тареев. - Ленинград : Энергоатомиздат, 1985. - 304 с.

12. Dubyago, M. N. Prediction of residual life of isolating materials in the process of thermal power equipment deterioration / M. N. Dubyago, N. K. Poluyanovich // AEECE 2015 : International Conference on Advances in Energy, Environment and Chemical Engineering. - Changsha : Atlantis Press, 2015. - P. 49-54.

13. Дубяго, М. Н. Оценка и прогнозирование изоляционных материалов силовых кабельных линий / М. Н. Дубяго, Н. К. Полуянович, В. Х. Пшихопов // Известия ЮФУ. Технические науки. - 2015. - № 7 (168). - С. 230-237.

14. Pivnev, V. V. Some the application of the Taylor series for the analysis of processes in non-linear resistive circuits / V. V. Pivnev, S. N. Basan // Applied Mechanics and Materials. - 2015. - Vol. 701/702. - P. 1173-1176.


Для цитирования:


Дубяго М.Н., Полуянович Н.К., Пшихопов В.Х. Метод исследования термофлуктуационных процессов в задачах диагностики и прогнозирования изоляционных материалов. Вестник Донского государственного технического университета. 2017;17(3):117-127. https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-117-127

For citation:


Dubyago M.N., Poluyanovich N.K., Pshikhopov V.K. Method of investigating thermal fluctuation processes in problems of diagnostics and prediction of insulating materials. Vestnik of Don State Technical University. 2017;17(3):117-127. (In Russ.) https://doi.org/10.23947/1992-5980-2017-17-3-117-127

Просмотров: 70


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1992-5980 (Print)
ISSN 1992-6006 (Online)