ОБ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ВДОЛЬ ОСИ КАБЕЛЯ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 10 КВ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.315.2

Грачев А.С.

ФГБОУВО «Марийский государственный университет»

г. Йошкар-Ола, РФ

ОБ ИЗМЕНЕНИИ ТЕМПЕРАТУРЫ ВДОЛЬ ОСИ КАБЕЛЯ ИЗ СШИТОГО ПОЛИЭТИЛЕНА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЯХ 10 КВ

Аннотация

В данной работе обосновывается необходимость перевода кабельных распределительных трехфазных сетей 10 кВ агропромышленного комплекса (АПК) страны с бумажно-масляной изоляцией на одножильные кабели из сшитого полиэтилена по условиям температурной нагрузки на микрофлору земляного покрова, в котором проложен кабель.

Keywords

thermal conductivity, convection, radiation, Fourier equation, anthropogenic influence.

Abstract

this paper substantiates the need to transfer cable distribution three-phase networks 10 kV agro-industrial complex (agribusiness) of the country with paper-oil insulation on single-core cables made of cross-linked polyethylene under the conditions of temperature load on the microflora of the ground cover in which the cable is laid.

Ключевые слова

теплопроводность, конвекция, излучение, уравнение Фурье, антропогенное влияние.

Уровень энергопотребления и плотность нагрузки возрастают с каждым годом. Известно, что именно способы прокладки кабелей в большей степени определяют тепловой режим а, следовательно, и надежность электропитания потребителей, и самого кабеля.

При анализе антропогенного влияния кабельных линий, проложенных в земле, на микрофлору земляного покрова при нагревании последнего рабочими и аварийными токами, протекающими по кабелю, принимается, что тепловой поток вдоль оси проводника отсутствует [1].

Однако известно, что величина тока вдоль оси проводника не остается постоянной, что связано с потерей напряжения вдоль кабельной линии. Кроме того, допустимые токи и сопротивления жил кабеля при различных температурах различны [3,4]. Но если величины тока в начале линии ив ее конце отличаются друг от друга, то и тепловой поток в начале линии будет отличаться от теплового потока в конце линии. Будет тепловое движение вдоль оси кабельной линии, и как следствие, тепловое движение в слое земли, находящейся в непосредственном соприкосновении с жилами кабеля. Тепловое движение в слое земли будет оказывать на микрофлору большее влияние, чем стационарное тепловое поле [2], что особенно важно учитывать при выращивании агротехнических культур в агропромышленном секторе экономики.

Целью данной работы является определение величины теплового потока вдоль оси кабеля, и факторы, от которых она зависит.

Тепло вдоль оси кабеля передается за счет теплопроводности. Потерями тепла за счет теплопроводности, конвекции и излучения в изоляции кабеля в направлении нормали к оси кабеля можно пренебречь.

Пусть тепловой поток в начале кабельной линии равен Фн (рис. 1).

Рисунок 1 - К расчету теплового потока вдоль оси кабеля Из уравнения Фурье для процесса теплопроводности имеем: Q =-Ф-, где Q = (Tк — Tн) -

АО

превышение температуры; Тк- температура жилы в конце линии; Тн - температура жилы в начале линии; Ф = (Фк — Фн) - превышение теплового потока; Фк - тепловой поток в конце кабеля; Фн- тепловой поток

в начале кабеля; о = —— площадь сечения жилы кабеля; I - длина кабеля; й - диаметр жилы кабеля;

4

Л - коэффициент теплопроводности; Яйх - изменение сопротивления жилы кабеля на элементе длины

дФ

dx; Ф — —ё.х - изменение теплового потока вдоль оси кабеля на элементе длины dx.

Знак «-» в правой части указывает на то, что тепловая энергия распространяется от точек с большей температурой к точкам с меньшей температурой, т. е. в направлении, противоположном градиенту температуры.

Ф = 12ккДоб =---—, где р0 - удельное сопротивление материала жилы кабеля при 0иС, а

- температурный коэффициент сопротивления жилы; кДоб - коэффициент добавочных потерь, учитывающий потери от неравномерности распределения тока по сечению кабеля и взаимного влияния жил, если кабели многожильные.

дх

,■2,

Ф = i2Rkpß6dx + Ф -^dx;

i2Po(l + av)lkao6.dx ЗФ

Ф =----+ Ф - —dx.

а дх

Разделив последнее уравнение на dx и сделав преобразования получим:

ЗФ 12р0(1 + аь)1кДоб

дх а

= 0.

Введем обозначение: С = 1 Р°(1+а^1кд°б - постоянный коэффициент. Тогда ^ = С. Решением

а ах

с ги г ги I2 Ро(1+ау)1кДоб

данного уравнения будет: Ф = Сх или Ф =-—х.

а

Полученная формула позволяет моделировать тепловые процессы, происходящие в кабельной линии, при изменении начальных условий и нагрузки.

Из представленной модели распределения теплового потока вдоль оси кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена и анализа полученного уравнения следует, что:

- по мере удаления от начала кабеля разность тепловых потоков в начале кабельной линии и ее конце (превышение теплового потока) линейно увеличивается;

- тепловой поток линейно связан с изменением температуры в начале кабельной линии и ее конце (превышение температуры);

- по найденному изменению теплового потока вдоль оси кабеля можно определить изменение температуры и наоборот;

- по условиям нагрева кабеля целесообразнее прокладывать жилы кабеля отдельно друг от друга

(уменьшается кдо6), чтобы уменьшить взаимный нагрев. С этой целью лучше использовать кабели из сшитого полиэтилена изолированные друг от друга. Список использованной литература:

1. Чунихин А.А. Электрические аппараты: Общий курс. Учебник для вузов. - 3-е изд., переб. и доп. -М.: Энергоатомиздат, 1988. - 720 с.

2. Кадомская К.П., Меньшикова Е.С. Электромагнитная совместимость с окружающей средой кабельных линий среднего и высокого напряжения с пластмассовой изоляцией // Электричество № 4.: Москва, 2003. - С. 56 - 61.

3. Руководство по эксплуатации, прокладке и монтажу кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 64/110 кВ. - www/ elcable.ru/product/appl/files/110/htm.

4. Рекомендации по прокладке и монтажу кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ. - www.zao - tehnolog.ru/page 963376.

© Грачев А.С., 2023

УДК 623.09

Сущевский П.В.

Инженер-испытатель, ЦИПКЛА, г. Мирный, Архангельской области, РФ

ТЕНДЕНЦИИ ПРИМЕНЕНИЯ ВЫТЕСНИТЕЛЬНЫХ ГАЗОВЫХ СМЕСЕЙ ТОПЛИВНЫХ БАКОВ

Аннотация

В данной статье проведен анализ вытеснительных систем топливных баков двигательных установок малых космических аппаратов на современном этапе развития.

Ключевые слова Космический аппарат, топливный бак, вытеснительные системы.

Введение

В современном развитии космической техники большие космические аппараты потеряли актуальность, т.к. целевая аппаратура уменьшилась в размерах, вследствие чего космические аппараты стали меньших размеров, уменьшился объем топлива, изменились конструктивные особенности топливных баков, обеспечивающих работу двигательных установок. В данной статье применен аналитический метод исследования.

Цель - провести сравнительный анализ вытеснительных систем и конструкций различных типов топливных баков малых космических аппаратов.

Задачей исследования является определение наиболее эффективной и надежной вытеснительной системы топливных баков.

Анализ типов топливных баков

В малых космических аппаратах применяются следующие типы топливных баков:

- поршневого принципа действия (вытеснительный газ - азот);

- с вытеснительной мембраной (вытеснитель - пропанобутановая смесь);

- с вытеснительной мембраной (вытеснитель - продукты сгорания ракетных топлив).

1. Рассмотрим топливный бак поршневого принципа действия.