Старение изоляции из сшитого полиэтилена кабельных линий

. В электрических сетях с номинальным напряжением 10 кВ при реконструкции существующих и сооружении новых промышленных предприятий предпочтение отдается кабельным линиям с изоляцией из сшитого полиэтилена. Нормативный срок службы таких кабелей составляет не менее 30 лет (при соблюдении условий хранения, транспортировки, монтажа и эксплуатации), а фактический определяется техническим состоянием кабеля. Ресурс кабельной линии зависит от состояния ее изоляции, старение которой происходит под действием нескольких факторов. Условно все факторы, влияющие в той или иной степени на ресурс изоляции кабелей, можно разделить на тепловые, электромагнитные, климатические, механические и эксплуатационные. Наиболее существенной причиной старения изоляции является высокая температура, ускоряющая реакцию термоокислительной деструкции, в ходе которой распадаются высокомолекулярные соединения полимеров. Поскольку в действительности кабели эксплуатируются при температурах, значения которых ниже длительно допустимых, следовательно, старение изоляции происходит медленнее и фактический срок службы больше нормативного. В настоящее время состояние изоляции контролируется с применением испытаний повышенным напряжением, относящихся к методам разрушающего контроля. При проектировании и эксплуатации кабельных линий необходимо оценивать продолжительность фактического срока службы в различных условиях работы. В теории существует несколько выражений для расчета срока службы кабельной линии при воздействии температуры, влажности, электрического поля и агрессивных сред, однако все они неприменимы на практике из-за большого числа коэффициентов, значения которых неизвестны. В статье представлено полученное автором аналитическое выражение для определения срока службы силовых электрических кабелей, учитывающее старение изоляции под действием температуры и электрического поля.

1. Короткевич, М. А. Эффективность применения кабелей напряжением 6–110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Часть 1 / М. А. Короткевич, С. И. Подгайский, А. В. Голомуздов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 5. С. 417–432. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-5-417-432.

2. Короткевич, М. А. Эффективность применения кабелей напряжением 6–110 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена. Часть 2 / М. А. Короткевич, С. И. Подгайский, А. В. Голомуздов // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2017. Т. 60, № 6. С. 505–522. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2017-60-6-505-522.

3. Кабели силовые с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20, 35 кВ. Технические условия [Электронный ресурс]: ТУ 16.К71-335–2004: введ. впервые 01.04.2004. Литера А. Режим доступа: http://www.tvn-moscow.ru/study/vee/overvoltages-insulation-coordination/TY.16.K71-335-2004.pdf.

4. Кучинский, Г. С. Изоляция установок высокого напряжения / Г. С. Кучинский, В. Е. Кизеветтер, Ю. С. Пинталь; под общ. ред. Г. С. Кучинского. М.: Энергоатомиздат, 1987. 368 с.

5. Силовые кабельные линии напряжением 6–110 кВ. Нормы проектирования по прокладке кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена пероксидной сшивки: ТКП 611–2017 (33240). Введ. 02.10.2017. Минск: Минэнерго, 2017. 149 с.

6. Беспрозванных, А. В. Критерии оценки степени старения силовых кабелей с бумажно-пропитанной изоляцией / А. В. Беспрозванных, Е. С. Москвитин // Електротехніка і електромеханіка. 2013. № 4. С. 32–36.

7. Никитин, К. И. Определение срока службы изоляции / К. И. Никитин, Д. А. Поляков // Фундаментальные исследования. 2015. № 3. С. 129–132.

8. Мадорский, С. Л. Термическое разложение органических полимеров / С. Л. Мадорский; пер. с англ. Д. Г. Вальковского, Я. С. Выгодского, С. П. Круковского; под ред. С. Р. Рафикова. М.: Мир, 1967. 328 с.

9. Определение скорости разрушения полиэтиленовой изоляции линий электропередачи под воздействием температуры / Д. А. Поляков [и др.] // Омский научный вестник. 2016. № 4. С. 105–108.

10. Поляков, Д. А. Математическая модель расчета остаточного ресурса сшитой полиэтиленовой изоляции кабелей / Д. А. Поляков // Омский научный вестник. 2017. № 4. С. 66–69.

11. Кабели силовые для стационарной прокладки. Общие технические условия: ГОСТ 24183–80. М.: Изд-во стандартов, 1989. 33 с.

12. Котеленец, Н. Ф. Испытания и надежность электрических машин / Н. Ф. Котеленец, Н. Л. Кузнецов. М.: Высш. шк., 1988. 232 с.

13. Бартенев, Г. М. Физика полимеров / Г. М. Бартенев, С. Я. Френкель; под ред. А. М. Ельяшевича. Л.: Химия, 1990. 432 с.

14. Кучинский, Г. С. Силовые электрические конденсаторы / Г. С. Кучинский, Н. И. Назаров. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1992. 320 с.

15. Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения свыше 1000 В: ГОСТ 721–77. Введ. СССР 01.07.1978. М.: Изд-во стандартов, 2002. 6 с.