24доступа: http://www.trim.ru/docs/Software%20for%20maintenance.pdf (дата обращения 20.08.2020).
4. Мобильные обходы оборудования на платформе 1С. Решение ООО «ИНФОСЬЮТ» ООО «ИННОВЭЙ» [Электронный ресурс]: Adobe reader. -Режим доступа: http://innoway.ru/i/u/Innoway%20MobiHty%201 C%202016(1 ).pdf (дата обращения 20.08.2020).
5. Продукты. Мобильное приложение [Электронный ресурс]: Компания «Деснол Софт», офиц. сайт - Режим доступа: https://1ctoir.ru/news/586.htm (дата обращения 24.08.2020).
УДК: 621.315.17
Веселова Наталья Михайловна, Veselova Natalia Mikhailovna
Кандидат технических наук, доцент Candidate of technical Sciences, associate Professor Волгоградский государственный аграрный университет Volgograd State Agrarian University,
Калашникова Ольга Владимировна Kalashnikova Olga Vladimirovna
старший преподаватель senior teacher
Волгоградский государственный аграрный университет
Volgograd State Agrarian University
ПОТЕРИ МОЩНОСТИ В ЭКРАНАХ ПРИ РАЗЛИЧНЫХ ВЗАИМНЫХ РАСПОЛОЖЕНИЯХ ОДНОФАЗНЫХ КАБЕЛЕЙ
POWER LOSSES IN SCREENS AT DIFFERENT MUTUAL ARRANGEMENTS OF SINGLE-PHASE CABLES
Аннотация: рассмотрены варианты взаимного расположения однофазных кабелей, выявлены потери мощности в экранах в каждом варианте расположения для разных сечений кабелей; определены влияния расстояний между фазными кабелями и напряжений сети на потери мощности в однофазных кабелях; найден коэффициент потерь в экранах для оценки общих потерь мощности, значение которого возрастает с увеличением сечения кабеля, не смотря на уменьшение общих потерь мощности.
Abstract: variants of mutual arrangement of single-phase cables are considered, power losses in screens are revealed in each variant of arrangement for different cable cross-sections; the influence of distances between phase cables and network voltages on power losses in single-phase cables is determined; was found loss factor in screens for estimating total power losses, the value of which increases with increasing cable cross-section, despite the decrease in total power loss.
Ключевые слова: кабельная продукция, электротехнические характеристики, потери энергии, наведенное напряжение, коэффициент потерь в экране кабеля, транспозиция экранов кабеля.
Key words: cable products, electro technical characteristics, energy losses, induced voltage, loss coefficient in the cable screen, trans position of cable screens.
Производство кабельной продукции имеет большие перспективы для ее применения. На рынке появляются кабели с новыми электротехническими характеристиками, позволяющими повысить пропускную способность линий электропередач [1]. В крупных городах и промышленных площадках, на сельскохозяйственных предприятиях с высокой плотность электрической нагрузки где нет возможности возведения воздушной линии электропередач стали все чаще применять для передачи электроэнергии однофазные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена, имеющие экраны из термостойкого алюминиевого сплава (ТАС). Экраны при высоком напряжении токоведущей жилы позволяют устранять электрическое поле на поверхности кабеля. Однофазные кабели просты в эксплуатации, достаточно надежны и имеют высокую пропускную способность, так как у них отсутствует ограничение на сечение жилы.
Так, например, для передачи мощности S = 2,9 МВА по линии 10 кВ потребуется 3-х фазный кабель с сечением фазной жилы 95 мм или 3 однофазных кабеля с сечением 70 мм.
Однако, при протекании тока в жиле однофазного кабеля экран выступает в роли вторичного трансформатора, вызывая индуцированное напряжение в экране. И если экраны между собой связаны, то индуцированное напряжение вызывает ток в замкнутой цепи, что в свою очередь приводит к дополнительным потерям.
Сравним потери в линии 10 кВ, выполненной однофазным кабелем ПвП-10 1^70, с экраном из сплава ТАС при различном расположении фазных кабелей и различных способах заземления. Рабочий ток проходящий по кабелю 1р = 254 А. Глубина заложения кабеля принята стандартная минимальная - 0,7 м. Сопротивление грунта для Волгоградской области рз = 100 Ом/м, активное сопротивление земли Яз = 0,049 Ом/км, эквивалентная глубина протекания тока в земле D3 = 1128 м.
Электротехнические характеристики для данного кабеля представлены в таблице 1.
Таблица 1
Величина Обозначение Ед. измерения Значение
Площадь сечения жилы ¥ж мм2 70
Площадь сечения экрана Fs мм2 16
Толщина изоляции кабеля Su мм 3,4
Толщина оболочки кабеля 0о мм 4,82
Внешний радиус жилы ri мм 4,72
Внутренний радиус экрана Г2 мм 8,12
Внешний радиус экрана Г3 мм 8,43
Внешний радиус кабеля Г 4 мм 13,25
Удельное активное сопротивление жилы Рж Ом/км 0,342
Удельное активное сопротивление экрана Рэ Ом/км 0,289
III Международная научно-практическая конференция
Продолжение таблицы 1
Относительная диэлектрическая £1 о.е. 2,4
проницаемость изоляции между жилои и
экраном
Собственная индуктивность жилы Ьж мГн/км 2,477
Собственная индуктивность экрана Ьэ мГн/км 2,368
Взаимная индуктивность между жилой и соседним кабелем при расположении кабелей: Мк мГн/км
- по вершинам равностороннего треугольника 2,132
- на одном уровне в плоскости 2,085
Взаимная индуктивность между жилой и М^жэ мГн/км 0,744
экраном одного кабеля при расположении кабелей:
Собственное сопротивление жилы 2ж Ом/км 0,391+]0,778
Собственное сопротивление экрана 1э Ом/км 0,338+|0,744
Расстояние между осями соседних фаз при s мм
расположении кабелей:
- по вершинам равностороннего треугольника 26,5
- на одном уровне в плоскости 33,4
Взаимное сопротивление жилы и соседнего 2к Ом/км
кабеля при расположении кабелей:
- по вершинам равностороннего треугольника 0,049+|0,669
- на одном уровне в плоскости 0,049+^,655
Взаимное сопротивление между жилой и 2жэ Ом/км 0,049+]0,744
экраном одного и того же кабеля
Суммарные потери в однофазном кабеле, Вт/км, рассчитывают по формуле
[2]:
АР = ^РсуМ +^Рдиэл , (1)
где АРсум - суммарные потери энергии в жиле и экране, переменные потери, зависящие от нагрузки, Вт/км; АРдиэл -потери в диэлектрике жила-экран, постоянные потери, независящие от нагрузки, Вт/км.
Суммарные потери энергии в жиле и экране, Вт/км, определяют по формуле:
АР = АР + АР = 12 • Я (2)
^^ сум ^^ ж ^^ э ж 1 \ У
где АРж - потери энергии в жиле, Вт/км; АРэ- потери энергии в экране, Вт/км; 1ж - сила тока, протекающего через жилу, А; Я1- активное сопротивления прямой последовательности кабеля, Ом/км.
Потери энергии в жиле, Вт/км, находят по формуле:
АРж = 12жЯж, (3)
где Яж - активное сопротивление жилы, Ом/км. Потери энергии в экране, Вт/км, определяют:
АРэ = IЭ2Яэ, (4)
где 1э - сила тока, протекающего через экран; Яэ- активное сопротивление экрана, Ом/км.
Потери в диэлектрике жила-экран, постоянные потери, независящие от нагрузки, рассчитывают:
^^диэл
'и л2
ном
■ ю ■ Сжэ ■ tgф = 1235 Вт/км, (5)
у
73
где ином = 10000 В; ю = 314 рад/с - круговая частота напряжений и токов; Сжэ = 0,246 мкФ/км - емкость между жилой и экраном, tgф = 0,9 - усредненное значение для стандартной линии.
Емкость между жилой и экраном рассчитывалась по формуле:
С = 2 ■ ^ ■ £° (6)
^ жэ , / / \ ' V /
1п ( г2/Г1)
где е0 = 8,85 10-12 Ф/м - абсолютная диэлектрическая проницаемость вакуума.
Сопротивление кабеля в большой степени зависит от способов их заземления. Существует два способа заземления экранов: одностороннее (рис.1, а) и двухстороннее (рис.1, б) [3].
Рис. 1. Схемы заземления экранов
Самым простым способом заземления является вторая схема. Для первой схемы имеют место ограничения по наводимому на экраны напряжению, которое зависит от длины кабеля. Наведенное напряжение иногда достигает опасных величин, и при отключении фазного провода для ремонта может нести угрозу жизни персонала. В связи с этим данный способ применяют для коротких кабелей.
Сопротивления для экрана, который заземлен с одной стороны находим по формулам:
- активное сопротивление Я1 = Яж - Як;
- индуктивное сопротивление Х=Хж - Хк.
Для экрана, который заземлен с двух сторон индуктивное сопротивление, Ом/км, находят по формуле:
X = 1п
V ^ у
, (7)
2 п
\ э У
где ю = 314 рад/с - круговая частота напряжений и токов; ц0 = 12,566-10-7 Гн/м - магнитная проницаемость; ^ - расстояние между осями кабелей, м; ^ -диаметр экрана, м.
Активное сопротивление кабеля прямой последовательности:
Т1 = Тж +
• (8)
1 + (Яэ! X
По формулам, приведенным выше [4], рассчитываем сопротивления прямой последовательности для кабеля длиной (табл. 2).
Таблица 2
Состояние экрана Расположение кабелей
сомкнуты треугольником проложены в плоскости
Ю X Ю X
Заземлены с одной стороны 0,342 0,108 0,342 0,123
Заземлены с двух сторон 0,407 0,074 0,413 0,089
В результате получаем следующие суммарные потери мощности при длине кабеля в однофазном проводе при расположении кабелей и состоянии экрана:
- сомкнуты в треугольнике
заземлены с одной стороны АР = 23,3 кВт/км;
заземлены с двух сторон АР = 27,5 кВт/км;
- проложены в плоскости
заземлены с одной стороны АР = 23,3 кВт/км;
заземлены с двух сторон АР = 27,9 кВт/км.
Наиболее важным для оценки потерь мощности является коэффициент потерь в экранах.
Коэффициент потерь в экранах для кабелей заземленных с одной стороны:
-л
АРэ/АР ж = ( 1э/1ж) •( Яэ/Яж);
- для кабелей заземленных с одной стороны Iэ = 1,973 А, АРэ/АРж ~ 0.
Коэффициент потерь в экранах для кабелей, заземленных с двух сторон:
ТТ / п
АР /АР =-— •
э/ ж 1 + (Яэ/Х)2 ;
- для кабелей, сомкнутых треугольником Iэ = 230 А, АРэ/АРж = 0,040;
- для кабелей, проложенных в плоскости I, = 220 А, АРэ/АРж = 0,056.
Исходя из полученных данных, наибольшие суммарные потери в
однофазном кабеле будут наблюдаться при заземлении кабеля с двух сторон с расположением кабелей в плоскости.
Для данного кабеля были определены суммарные потери при разных сопротивлениях земли рз = 20...1000 Ом. И так как отношение глубины распределения тока в земле Оз к глубине заложения кабеля во всех случаях больше тысячи, потери мощности в кабеле оказались неизменными.
Из формул, представленных выше видно, что потери напрямую зависят от величины расстояния между фазами я и чем больше эта величина, тем больше будут потери мощности. Для однофазных кабелей имеет место соотношение Мк > Мжэ, следовательно даже при полном смыкании кабелей, соседние фазы не смогут компенсировать напряжения и токи в экранах данных кабелей [4]. Такие большие «паразитные» потери приводят к досрочному износу кабеля, не говоря уже о том, что за них приходиться платить.
Анализ рассчитанных значений потерь энергии для кабелей [5], заземленных с двух сторон разных сечений, передаваемых одну и туже мощность, выявил закономерность, что несмотря на уменьшение общих потерь энергии в кабеле, коэффициент потерь энергии в экранах возрастает (рис. 2, рис.
3).
ПвП-10 1x70 ПвП-10 1x95 ПвП-10 1x120 ПвП-10 1x150 ПвП-10 1x185
■ Кабели сомкнуты треугольником ■ Кабели проложены в плоскости
Рис. 2. Суммарные потери мощности, Вт/км
ПвП-10 1x70 ПвП-10 1x95 ПвП-10 1x120 ПвП-10 1x150 ПвП-10 1x185
■ Кабели сомкнуты треугольником ■ Кабели проложены в плоскости
Рис. 3. Коэффициент потерь энергии в экранах кабеля
Для борьбы с потерями в экранах, заземленных с двух сторон применяют транспозицию. Идеальной транспозиция экранов будет в том случае, если вдоль трассы кабеля применен один и тот же способ прокладки фаз и одинаковая длина участков между узлами транспозиции. Транспозиция не позволяет полностью убрать потери в экранах, дает возможность приблизить их к нулю.
Библиографический список:
1. Фролов В.Ю. Исследование и анализ рынка кабельной продукции. тенденции развития высокоэлектропроводных материалов [Текст] / В.Ю. Фролов, Н.М. Веселова // Научный журнал Азово-черноморского инженерного института ФГБОУ ВО Донского ГАУ «Активная честолюбивая интеллектуальная молодёжь сельскому хозяйству». 2017. Т. 1. № 1. С. 33-36.
2. Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6-500 кВ [Текст] / М.В. Дмитриев. - СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2010. -152 с.
3. Дмитриев М.В. Однофазные кабели КЛ 6-500 кВ. Выбор взаимного расположения [Текст]/ М.В. Дмитриев // Новости Электротехники. Кабельные линии № 5(113)-6(114) 2018.
4. Дмитриев М.В. Заземление экранов однофазных силовых кабелей 6-10 кВ изоляцией из шитого полиэтилена [Текст]/ М.В. Дмитриев, Е.А. Евдокунин // Новости Электротехники. № 5(47) 2007.
5. Информационный интернет ресурс «Инженер-электрик» [Электронный ресурс] // офиц. сайт. - Режим доступа: http://mgener-electric.ru/cabel/xlpe/cu/pvp/pvp10_1x95.html (дата обращения 13.08.2020).
УДК 664.8.039.5
Макеева Таисия Ильясовна
студент УрГЭУ Тимакова Роза Темерьяновна
канд. с.-х.наук, доцент УрГЭУ г. Екатеринбург, РФ Makeeva Taisiya Ilyasovna Student USUE Timakova Roza Temer'janovna candidate of agricultural Sciences associate Professor USUE
Ekaterinburg, Russian Federation
ПРИМЕНЕНИЕ ИОНИЗИРУЮЩЕГО ИЗЛУЧЕНИЯ ДЛЯ ОБРАБОТКИ ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТОВ: ИСТОРИЧЕСКИЙ ЭКСКУРС
THE APPLICATION OF IONIZING RADIATION FOR FOOD PROCESSING: A HISTORICAL FLASHBACK
Аннотация: В XX-XXI веке ядерные технологии применяются не только в топливно-энергетическом комплексе и медицине, но и в пищевой промышленности. За обработкой пищевой продукции ионизирующим излучением стоит будущее, так как данный способ способствует продлению сроков хранения с сохранением его пищевой ценности. При применении радиационных технологий используются установки, генерирующие у-излучение на основе 60Со, и ускорители электронов.
Abstract: In the XX - XXI century, nuclear technologies are used not only in the fuel and energy complex and medicine, but also in the food industry. The future is behind the processing of food products with ionizing radiation, since this method helps to extend the shelf life while
