Вестник МГТУ, 2024, Т. 27, № 4.

Денисов И. В. Разработка математической модели зависимости удельного объемного. Введение Как один из способов повышения безотказной работы оборудования, используемого при передаче электрической энергии и электрических проводников, следует рассматривать методики, имеющие возможность прогнозировать остаточный ресурс. Полученные результаты оценки остаточного ресурса позволят применить к соответствующему оборудованию или упреждающий ремонт или его замену, чтобы не допустить отказа функционирования. При написании научной работы автором статьи были рассмотрены модели старения изоляции Журкова, Крайна, модифицированная модель старения изоляции проводов, основанная на законе Аррениуса и обратной степенной модели, а также модель старения изоляции Г. С. Кучинского, которая учитывает два основных фактора - температуру и электрическое поле (Дубяго, 2021; Поляков, 2017). Однако большинство рассмотренных моделей не имеют возможности косвенного определения остаточного ресурса, используя для этого, к примеру, параметры работоспособности системы, такие как сила тока, напряжение, мощность, температура и т. д. Это затрудняет их использование в реальных эксплуатационных условиях. Использование предлагаемой автором методики прогнозной оценки остаточного ресурса материала изоляции СИП-4 позволит посредством разработанной математической модели осуществить мгновенную оценку значения удельного объемного электрического сопротивления изоляции и скорректировать ее безопасную эксплуатацию по времени. В статье рассматривается один из этапов реализации предлагаемой методики, а именно результаты проведения полного факторного эксперимента, в процессе которого получена математическая зависимость удельного объемного электрического сопротивления от действия внешних факторов, таких как переменный электрический ток, температура окружающей среды и продолжительность эксплуатации. Материалы и методы Анализ математических моделей, дающих прогнозную оценку остаточного срока эксплуатации, позволил установить два наиболее значимых фактора - напряжение и напряженность электрического поля. Поскольку напряжение в сети составляет 230 В согласно ГОСТ 29322-20141, то варьировать им при проведении многофакторного эксперимента не имеет смысла. При потреблении электрической энергии потребители, как правило, могут увеличить мощность потребления, следовательно, электрический ток в сети увеличится прямо пропорционально. В результате анализа ГОСТа 31946-10122 и ТУ 16-705.500-20063 получена следующая информация: допустимая токовая нагрузка СИП-4 2х16, рассчитанная при температуре окружающего воздуха (среды) 25 °С, скорости ветра 0,6 м/с и интенсивности солнечной радиации 1000 Вт/м2, составляет не более 100 А. Значение силы тока короткого замыкания при условии действия его в течение 1 с составляет не более 1,5 кА. В нашем многофакторном эксперименте мы не будем брать в расчет электрический ток короткого замыкания, так как это уже относится к разрушающим методам контроля, а воспользуемся таблицей 9, находящейся в ТУ 16-705.500-2006 (табл. 1). Согласно табл. 1 максимальная температура, для которой представлен поправочный коэффициент, составляет 50 °С. Таблица 1. Поправочные коэффициенты расчета электрического тока в зависимости от температуры окружающей среды Table 1. Correction factors for calculating electric current depending on the ambient temperature Температура токопроводящей жилы, °С Поправочные коэффициенты при температу ре окружающей среды, °С -5 и ниже 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 90 1,21 1,18 1,14 1Д1 1,07 1,04 1,00 0,96 0,92 0,88 0,83 0,78 В принципе, согласно пункту 6.1 ТУ 16-705.500-2006 СИП-4 допускается эксплуатировать при температуре окружающей среды от минус 60 °С до плюс 50 °С, этим объясняется отсутствие поправочных коэффициентов выше указанной температуры. Однако в пункте 1.6.4 ТУ 16-705.500-2006 написано, что изолированные провода должны быть стойкими к комплексу атмосферных факторов при их циклическом воздействии и допускаемая температура воздействия составляет 70 °С. Проведенный анализ характеристик материала изоляции провода из сшитого полиэтилена установил, что температура 90 °С является нормальной рабочей температурой данного материала, а температура в 130 °С допустима в режиме перегрузки, не превышающем 8 ч. При этом максимальная температура нагрева материала изоляции из сшитого полиэтилена в режиме короткого замыкания, не превышающем 5 с, может достигать 250 °С. На основании 1 ГОСТ 29322-2014. Напряжения стандартные. URL : https://internet-law.ru/gosts/gost/58416/?ysclid= m49t604tpo918050043. 2 ГОСТ 31946-1012. Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи. URL: https://internet-law.ru/gosts/gost/53778/?ysclid=m49t8oun85203078866. 3 ТУ 16-705.500-2006. Провода самонесущие изолированные и защищенные для воздушных линий электропередачи. URL: https://internet-law.ru/stroyka/text/48405/?ysclid=m49tb13si2576025285. 502