Введение к работе
Актуальность темы. В последнее время большое внимание уделяют вопросам снижения потерь электрической энергии, стабильности и качеству энергообеспечения. Решение этих вопросов невозможно без повышения надежности линий электропередачи.
Подземные кабельные сети достаточно дороги и их используют, в основном, в городских условиях. Для передачи электрической энергии на большие расстояния в сельской местности используют воздушные линии электропередачи (ВЛЭП). Самыми массовыми ВЛЭП являются линии низкого (до 1 кВ включительно) и среднего (до 35 кВ включительно) напряжения. Протяженность этих ВЛЭП в России состаатяет более 1,8 млн. км, при этом, по данным российской фирмы «ОРГРЭС», около 50 % ВЛЭ11 эксплуатируют более 30-50 лет, то есть, превышая нормированные сроки службы проводов.
Совершенствование конструкции проводов для ВЛЭП привело к созданию специальных самонесущих изолированных проводов (СИП), обладающих более высокими эксплуатационными свойствами, чем неизолированные провода. СИП в разных странах получили различные наименования, например во Франции «Торсада», в Финляндии «АМКА», а в России «СИП».
Несмотря на то, что первые СИП появились более 20 лет назад, практическое применение таких проводов в отечественной энергетике началось относительно недавно - не более 10 лет назад, поэтому не приобретен достаточный опыт эксплуатации проводов типа СИП.
Для защиты от воздействия внешних факторов и создания основной электрической изоляции у проводов па рабочее напряжение до 1 кВ включительно и дополнительной - у проводов на рабочее напряжение выше 1 кВ, на поверхность токопроводящей жилы нанесена полимерная оболочка.
Для оболочки СИП используют различные пачимерные композиции, в основном на основе полиолефинов і OS продолжается поиск оптимальных изоляционных материалов, обеспечивающих надежность проводов. Поэтому теоретические и экспериментальные исследования изоляционных материатов и создание на их базе СИП является актуальной задачей.
Цель работы. Разработка новых, конструкций, технологии массового производства и исследование надежности СИП на рабочее напряжение 35 кВ с использованием современных материатов.
Достижение данной цели потребовало решения следующих задач:
- провести теоретический анатиз процессов, происходящих при сшивке полимера;
- разработать метод определения плотности сетки сшитого полимера;
- выбрать оптимальные режимы переработки полимерного материала оболочки для получения наилучшего значения эксплуатационных параметров СИП;
- исследовать изменения эксплуатационных параметров проводов в условиях длительного воздействия внешних факторов: повышенной температуры, солнечной радиации и токовой нагрузки;
- установить связь между временем старения и механическими, диэлектрическими и теплофизическими свойствами оболочки, провести оценку долговечности СИП;
- разработать конструкцию СИИ повышенной надежности.
Научная новизна. На основе теоретических и экспериментальных исследований предложен новый метод определения плотности сетки сшитых полимерных материалов по данным термомехапичееких испытаний.
При проведении данной работы впервые количественно определен эффект массопереноса, сопровождающий процесс силановой сшивки полиэтилена (ПЭ) и уточнено уравнение протекающей при этом химической реакции.
Исследования с помошью сканирующей микрокалориметрии и термогравиметрического ,анализа позволили определить кинетические параметры термической деструкции сшитого ПЭ. І оценка долговечности СИП по изменению параметра, характеризующего процесс окисления сшитого 11Э при длительном старении в различных условиях.
В результате анализа условий эксплуатации проводов, с целью повышения надежности разработана новая конструкция провода, защищенная от проникновения воды по токопроводящей жиле. На предложенную конструкцию провода получен патент Российской Федерации.
Практическая ценность и реализация результатов работы. Разработаны СИП марки ЗАЛП и ЗАЛ П-В с токопроводящей жилой из алюминиевого сплава с защитной оболочкой из светостабилизированного сшитого ПЭ. Провода предназначены для применения во ВЛЭ11 на переменное напряжение до 35 кВ номинальной частотой 50 Гц. Провода изготавливают на ЗАО «Завод Москабель» по техническим условиям ТУ 3555-()92-()5758629-2()()3, согласованным со службой сельской электрификации и распределительных сетей АО «Мосэнерго».
Установлен оптимальный технологический режим экструзии при изготовлении оболочки СИП.
Определена долговечность СИП повой конструкции. Полученные значения срока службы введены в технические условия.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены: на Международных научно-технических конференциях студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» в 1999 - 2003 гг. (г. Москва), на Всероссийском электротехническом конгрессе с международным участием (13ЭЛК-99) в 1999 г. (г. Москва), на Международной научно-технической конференция "Изоляния-99" (I.C.E.I.-99), г. Санкт-Петербург, 1999, Международных конференциях "Физико - технические проблемы электротехнических материатов и компонентов" (М КЭМК-99), (МКЭМК-2001) Россия, Москва, Клязьма, 1999 г. и 2001 г., Международной конференции "Электротехника, электромеханика и электротехнологии" (МКЭЭ-2000), Россия, Клязьма, 2000, на IX Международная конференция по спиновой электронике, Москва 2000 г.. Третьей международной конференции "Элекгрическая изо;іяция-2002" (I.C.E.L-2002) Россия, Санкт-Петербург, 2002.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 14 печатных работ.
Структура и объем. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы- из 120 наименований и приложения. Материал изложен на 116 страницах текста и иллюстрируется 25 рисунками.
Основные положения, представляемые к защите:
Результаты- теоретических и экспериментальных исследований массопереноса при сшивке ПЭ.
Результаты оптимизации технологии изготовления СИ11 с силаносшиваемой оболочкой.
Метод определения плотности сетки полимерной оболочки.
Метод оценки надежности СИП в условиях воздействия различных факгоров окружающей среды.
Результаты разработки и освоен tie серийного производства конкретной конструкции СИП на рабочее напряжение 35 кВ.
