Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Электротехнические материалы и изделия

Диссертационная работа:

Фурсов Петр Васильевич. Разработка технологии получения монолитной полиэтиленовой изоляции соединительных и концевых муфт высоковольтных силовых кабелей : Дис. ... канд. техн. наук : 05.09.02 : Москва, 2004 168 c. РГБ ОД, 61:04-5/4206

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

ВВЕДЕНИЕ 5

Глава 1. Анализ известных конструкций концевых и соединительных
муфт, технологии их изготовления, опыта монтажа, испытаний
и эксплуатации муфт. Формулирование целей и задач
диссертационной работы 13

  1. Анализ известных конструкций соединительных муфт, факторов, влияющих на их характеристики и технологии изготовления 13

  2. Конструкции концевых муфт для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена 29

  3. Опыт испытаний, монтажа и эксплуатации муфт силовых кабелей с пластмассовой изоляцией 36

  4. Анализ надежности муфт 40

  5. Анализ опыта монтажа, испытаний и эксплуатации. Цели и задачи диссертации » 42

Глава 2. Расчет технологического процесса изготовления

соединительной муфты 47

  1. Физические процессы и химическая кинетика процесса сшивания молекул полиэтилена с применением перекиси дикумила 47

  2. Условия роста газовых включений 50

  3. Экспериментальные исследования образования газовых включений в процессе сшивания молекул полиэтилена 54

  4. Особенности процесса охлаждения полиэтилена после проведения процесса сшивания 58

  5. Расчет процесса кондиционирования изоляции муфты 63

  1. Тепловой расчет технологического процесса изготовления соединительной муфты для кабеля высокого напряжения со сшитой полиэтиленовой изоляцией (стационарный тепловой режим) 68

  2. Расчет процесса охлаждения изоляции муфты после ее термообработки 77

2.8. Основные выводы по главе 2 85

Глава 3. Практическая разработка технологии монтажа муфт 86

  1. Соединение жил кабелей 89

  2. Восстановление электропроводящего экрана по жилам кабелей в месте их соединения 91

  3. Намотка ленточной изоляции соединительной муфты 94

  4. Термообработка муфты 99

  1. Общие положения по выбору температурных режимов... 99

  2. Процесс плавления ПЭ лент и вытеснения воздуха 100

  3. Химическая сшивка материала изоляции муфт 102

  4. Охлаждение изоляции муфты 104

  5. Кондиционирование изоляции муфты 105

  1. Оценка качества получаемой изоляции СМ 107

  2. Разработка концевых муфт с монолитной изоляцией из сшитого полиэтилена 110

  3. Разработка переходной соединительной муфты для соединения кабелей ПО кВ с изоляцией из СПЭ с маслонаполненными кабелями низкого давления 117

3.8. Основные выводы по главе 3 125

Глава 4. Исследование электрической прочности монолитной

полиэтиленовой изоляции и оценка надежности СМ 127

4Л. Общие положения 127

4.2. Исследования характеристик ЧР в изоляции СМ 128

  1. Исследование технологических факторов, влияющих на электрическую прочность СМ 131

  2. Исследования импульсной электрической прочности монолитной изоляции соединительных муфт 140

  3. Оценка допустимой напряженности электрического поля в монолитной изоляции СМ 144

  4. Расчеты электрических полей при разработке конструкций муфт 147

  5. Оценка надежности соединительных муфт 151

4.8. Основные выводы по главе 4 153

Глава 5. Разработка комплекса оборудования для монтажа СМ, КМ,

КМ элегазовых вводов, КМ кабельных вводов в
трансформаторы и соединительных переходных муфт на
напряжение 110 кВ 155

  1. Общие требования к оборудованию для монтажа муфт 155

  2. Разработка оборудования для монтажа СМ 155

  3. Разработка оборудования для монтажа соединительных переходных муфт предназначенных для соединения маслонаполненных кабелей низкого давления с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 110 кВ 157

  4. Разработка оборудования для монтажа КМ, КМ элегазовых вводов и КМ кабельных вводов в трансформаторы на напряжение ПО кВ 158

5.5. Основные выводы по главе 5 158

ВЫВОДЫ 159

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 162

Введение к работе:

Актуальность темы. Важным элементом всех кабельных линий электропередачи высокого напряжения являются концевые и соединительные муфты. Муфты зачастую представляют собой самостоятельные сложные конструкции, имеющие внутреннюю и внешнюю изоляцию. Муфты монтируют в полевых условиях, и одной из их особенностей является неоднородное электрическое поле в изоляции. Надежность и эффективность работы кабельных линий электропередачи на напряжение И 0 кВ и выше во многом определяется конструкцией и технологией монтажа соединительных и концевых муфт. При этом решающее значение условия монтажа муфт приобретают в случае монтажа муфт на высоковольтных кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена, электрическая прочность которых в значительной степени зависит от загрязнений и пустот.

В нашей стране разработка первых концевых и соединительных муфт была начата в 80 - х годах. На начало 2002 г. протяженность кабельных линий на напряжение ПО кВ, выполненных кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена, составляет более 300 км (в том числе в системе Мосэнерго 163,6 км) с общим количеством концевых и соединительных муфт более 2200 единиц.

Практически изоляция всех первых муфт в нашей стране выполнялась путем намотки из полиэтиленовых лент с введенной перекисью дикумила; намотка из лент затем термически обрабатывалась в прессформах с подвижным вкладышем до получения монолита. Технология соединения кабелей с использованием прессформ с подвижным вкладышем и конструкции первых соединительных муфт обладали рядом существенных недостатков. Перемещение подвижного элемента прессформы, который устанавливался на поверхности кабеля, приводило к деформации изоляции кабеля, а иногда и к разрыву изоляции и (или) электропроводящих экранов кабеля.

Поверхность муфты после прессования получалось неровной, и требовалась ее ручная обработка режущим инструментом и шлифовальной шкуркой, что приводило к значительным трудозатратам и требовало высокой квалификации монтажного персонала.

Кроме того, наружный электропроводящий экран муфт выполнялся из электропроводящей эмали со сложной технологией его нанесения и нестабильными характеристиками, что проявилось при эксплуатации первых муфт. Эти недостатки потребовали нового подхода к технологии монтажа арматуры.

Как показывает анализ состояния вопроса с арматурой для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена, в настоящее время в ФРГ, Японии, Франции и других странах имеется множество конструкций соединительных и концевых муфт. При многообразии конструкций, в литературе полностью отсутствует описание процесса их изготовления и технологии монтажа. Очевидно, что фирменные решения содержат «ноу-хау» и не подлежат открытым публикациям. Проведенный анализ существующих конструкций арматуры показал, что требуется обоснованный выбор оптимальной технологической схемы и режимов термической обработки усиливающей изоляции муфт. Необходима разработка научно обоснованных методов расчета технологических режимов монтажа муфт.

Актуальным вопросом является не только разработка оптимальной технологической схемы, но и ее практическое воплощение - создание комплекса оборудования, обеспечивающего возможность проведения монтажа концевых и соединительных муфт на наиболее массовых кабелях на напряжение 110 кВ.

Имеется ряд публикаций по электрическим характеристикам полиэтиленовой изоляции кабеля, получены интересные в научном и практическом отношении данные о воздействии импульсного напряжения, влиянии и видах загрязнений, температуры на импульсную прочность и т.п.

7 Однако к настоящему времени не исследованы электрические характеристики усиливающей монолитной полиэтиленовой изоляции муфт, отсутствует методика расчета соединительных муфт с такой изоляцией.

Особое место в этом списке занимает специальная арматура - кабельные вводы в элегазовые распределительные устройства или трансформаторы, которые позволяют производить прямое соединение кабеля с шиной распределительного устройства и обмоткой трансформатора. В последние годы появилась потребность в особом виде соединительных муфт - переходных соединительных муфт.

В энергосистемах в ряде случаев возникает необходимость замены участков старых кабельных линий, выполненных маслонаполненным кабелем низкого давления, на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Иногда такая замена связана с наличием участков маслонаполненного кабеля, в которых имеются течи масла. По экономическим или другим соображениям не всегда имеется возможность полной замены всей длины маслонаполненной кабельной линии на кабель с изоляцией из сшитого полиэтилена. Поэтому энергосистемы вынуждены менять маслонаполненный кабель по участкам (по строительным длинам). Решающее значение приобрела проблема соединения кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и маслонаполненного кабеля при перекладке линий на напряжение 110 кВ в г. Москве в связи со строительством третьего транспортного кольца. В этой связи возникла задача соединения кабелей с разнородной электрической изоляцией, которая может быть решена путем! использования переходных соединительных муфт.

При проведении исследований по технологии вулканизации изоляции муфт под давлением азота в рамках настоящей работы были предложены конструктивные и технологические решения по изготовлению усиливающей изоляции для специальной арматуры - вводов в элегазовые распределительные устройства и трансформаторы. На технологическое решение «Способ

8 изготовления соединительной муфты силовых кабелей с пластмассовой изоляцией» в 1993 г. был получен патент Российской федерации.

Таким образом, проблема выбора конструкции муфт и связанной с ней технологической схемы монтажа, теоретическое и экспериментальное обоснование выбранной технологии монтажа является актуальной задачей, решение которой обеспечит устойчивость и надежность работы существующих кабельных линий, а также возможность разработки новых кабельных линий электропередачи на напряжение свыше 110 кВ.

Комплекс работ, положенных в основу диссертации направлен на выполнение решения ОАО «Мосэнерго» №54-44/2225 от 25.10.1999 г об организации производства муфт для кабеля с пластмассовой изоляцией на напряжение 110 кВ на базе отечественных комплектующих.

Цели работы. Целями работы являются:

разработка технологической схемы получения монолитной сшитой ПЭ усиливающей изоляции муфты, сформированной из ПЭ лент под давлением газообразного азота с использованием в качестве мембраны термоусаживаемой трубки;

разработка конструкции КМ, КМ элегазовых вводов и кабельных вводов в трансформаторы для кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение ПО кВ;

разработка конструкции соединительной переходной муфты, предназначенной для соединения маслонаполненных кабелей низкого давления с кабелями с изоляцией из СПЭ на напряжение 110 кВ;

разработка комплекса оборудования для монтажа СМ, КМ, КМ элегазовых вводов, КМ кабельных вводов в трансформаторы и соединительных переходных муфт на напряжение 110 кВ.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

провести экспериментальные и теоретические исследования технологических режимов формирования из ПЭ лент монолитной сшитой изоляции СМ;

разработать методы расчета технологических режимов нагрева и охлаждения при прессовании изоляции СМ;

провести экспериментальные исследования импульсной электрической прочности СМ и на их основе, для разработанной технологии, уточнить допустимую толщину монолитной усиливающей изоляции СМ;

оценить влияние технологических факторов на увеличение напряженности электрического поля в изоляции СМ;

экспериментально оценить эффективность применения условий «чистых» помещений при изготовлении ПЭ лент и намотке изоляции для снижения размера и количества инородных включений в изоляции СМ;

оценить влияние толщины изоляции и температуры жилы кабеля на импульсную электрическую прочность СМ;

разработать конструкцию элемента регулирования электрического поля для монолитной усиливающей изоляции КМ, КМ элегазовых вводов, КМ кабельных вводов в трансформаторы и соединительных переходных муфт.

Научная новизна. Предложена физико-математическая модель процесса нагрева изоляции СМ в условиях стационарного теплового режима и разработан численный метод расчета режима вулканизации изоляции СМ.

Теоретически показано, что при охлаждении монолитной изоляции СМ под давлением азота, находящимся в пределах 0,6 - 0,8 МПа, условием отсутствия газовых включений в изоляции является превышение температуры центральных слоев изоляции (при температуре фазового перехода) над температурой внешнего слоя изоляции не более чем на 15-20С.

Предложена физико-математическая модель процесса охлаждения изоляции СМ и разработан метод расчета охлаждения в условиях нестационарного теплового режима с учетом зависимости температуры прессформы от времени охлаждения.

Теоретически и экспериментально оценено влияние технологических факторов на электрическую прочность, и увеличение напряженности электрического поля в изоляции СМ.

На основе экспериментальных данных по определению импульсной электрической прочности СМ уточнена допустимая толщина изоляции СМ, изготовленных по разработанной технологии газовой вулканизации.

Экспериментально показано, что при увеличении толщины изоляции и температуры жилы кабеля импульсная электрическая прочность СМ приближается к электрической прочности кабеля.

Практическая ценность. Разработанная технологическая схема получения монолитной сшитой полиэтиленовой усиливающей изоляции под давлением азота применена при монтаже СМ, КМ, КМ вводов в элегазовые устройства и трансформаторы и переходных соединительных муфт для кабеля на напряжение 110 кВ с изоляцией из СПЭ.

Разработанная технологическая схема получения монолитной усиливающей изоляции может быть использована при разработке усиливающей изоляции СМ для кабелей на напряжение до 400 кВ включительно.

Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены :

- в виде конструкций СМ, соединительных переходных муфт, КМ, КМ
элегазовых вводов и КМ кабельных вводов в трансформаторы для кабелей с
изоляцией из СПЭ на напряжение 110 кВ;

- при осуществлении монтажа более 360 соединительных и 160
переходных соединительных муфт на напряжение 110 кВ в системе Мосэнерго;

-в инструкции по монтажу переходных соединительных муфт ИМП-1-К110 - разработана в 1998 г. для предприятий ОАО «Мосэнерго», ЗАО «АББ Москабель», Киевэнерго;

-в инструкции по монтажу соединительных муфт типа SSJ - 400 -разработана в 1997 г. для фирмы SIEMENS (г. Берлин, Германия);

-в инструкции по монтажу концевых и соединительных муфт по газовой технологии вулканизации ИКВП-Г-110, ИСВП-Г-110 разработаны в 2002 г. для предприятий ОАО «Мосэнрго», ОАО «Экспокабель»;

-в инструкции по монтажу ввода в КРУЭ по газовой технологии вулканизации ИКВП-Г-110 - разработана для предприятий ОАО «Севкабель», НПО «Электроаппарат» в 2002 г;

-в виде технических условий: ТУ 16.К71-284-1999 «Муфты переходные соединительные на напряжение 110 кВ»; ТУ 16.К71.301-2000 «Муфта концевая для кабеля силового с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 110 кВ», ТУ 16.К71.318-2002 «Муфты соединительные для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 64/110 кВ»;

- в 2002 году на заводе «Серп и Молот» смонтировано 6 кабельных вводов
в трансформаторы типа КВТП-М-110, в 2003 году смонтированы семь КМ типа
МКПв-Г-110;

- продана лицензия на технологию монтажа соединительных муфт,
предназначенных для соединения кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение
132 и 220 кВ (Индия, фирма CCI);

разработанная технология использована при выполнении кооперационного соглашения с фирмой Siemens (Германия) по разработке СМ для кабелей с изоляцией из СПЭ на напряжение 400 кВ.

Основные положения, представляемые к защите: результаты экспериментальных и теоретических исследований технологических режимов формирования монолитной сшитой полиэтиленовой изоляции муфт из полиэтиленовых лент;

результаты экспериментальных и теоретических исследований

электрических характеристик соединительных муфт с монолитной полиэтиленовой изоляцией на напряжение ПО кВ;

методы расчета режимов вулканизации и охлаждения усиливающей

изоляции соединительных муфт;

конструкции концевых муфт, концевых муфт элегазовых вводов и

концевых муфт кабельных вводов в трансформаторы на напряжение 110 кВ.

конструкция соединительной переходной муфты, предназначенной для

соединения маслонаполненных кабелей низкого давления на напряжение 110 кВ с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена;

комплекс оборудования для монтажа соединительных, соединительных

переходных муфт, концевых муфт и муфт вводов в элегазовые устройства и трансформаторы на кабеле на напряжение 110 кВ. Апробация работы и публикации. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на:

- секции НТС ВНИИКП «Кабели и провода энергетического назначения»
в 1998 г и в 2002 г.;

- заседании секции электрических сетей НТС АО «Ленэнерго» в 2002 г.;
Основные результаты работы опубликованы в 10 статьях. По результатам

работы получен патент Российской Федерации и свидетельство на полезную модель.

Структура и _объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, содержащих результаты работы, заключения и списка литературы. Материал изложен на 138 страницах текста и иллюстрирован 44 рисунками. Список литературы содержит 76 наименований.

Подобные работы
Буренков Александр Евгеньевич
Разработка и исследование кабелей нагревания для нефтяных скважин
Стародубцев Иван Игоревич
Управление разработкой и производством волоконно-оптических кабелей с помощью математического моделирования и разработки программных комплексов
Ларин Юрий Тимофеевич
Теоретическая и экспериментальная разработка методов конструирования оптических кабелей
Образцов Юрий Васильевич
Разработка усовершенствованных конструкций маслонаполненных кабелей
Калинин Валерий Александрович
Разработка технологии ультразвуковой виброэкструзии эластомерной электрической изоляции и оболочек кабельных изделий
Чайко Вадим Юрьевич
Исследование и разработка оптимальной технологии и оборудования, предназначенного для нанесения защитного покрытия на проводники
Геворкян Аршалуйс Цолаковна
Разработка технологии получения шихты состава сортового стекла на базе ереванита
Галлямов Ринат Талгатович
Разработка технологии получения и исследование свойств уплотнительных срабатываемых покрытий на основе стабилизированного диоксида циркония
Локтионова Ирина Валентиновна
Разработка технологии получения ментадиенов и n-цимола из скипидара
Юрьев Александр Николаевич
Разработка технологии получения эмульсионного полибутадиена ЭПБ-М-27

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net