ОЦЕНКА ДЕСТРУКЦИИ ПОЛИМЕРНОГО ЭЛЕКТРОИЗОЛЯЦИОННОГО МАТЕРИАЛА ИЗ-ЗА ЧАСТИЧНЫХ РАЗРЯДОВ И РАДИКАЛЬНО-ЦЕПНЫХ МЕХАНИЗМОВ РАЗРУШЕНИЯ
Аннотация
Статья посвящена разработке метода неразрушающего контроля изоляционного
материала кабельных систем. Исследована деструкция полимерного материала, вызванная
радикально-цепным механизмом разрушения. Приведен механизм деструкции полиэтилена,
обусловленный электронной и ионной бомбардировкой, при действии частичных разрядов
(ЧР). Показано образование поперечных связей, связанное с активацией двойных связей при
передаче энергии электронного возбуждения от полиэтиленовой цепи. При воздействии ЧР
количество двойных связей трансвиниленового типа с увеличением дозы поглощенной энер-
гии достигает насыщения. Система диагностики по ЧР с использованием комплекса ха-
рактеристик включений ЧР (SВ, qЧР, hВ) количеством выделяемого тепла (Q) и напряжени-
ем зажигания (UВ), получаемых разработанным программным обеспечением, является
эффективной как для оценки текущего состояния изоляции, так и для прогнозирования ее
остаточного ресурса. Обнаруженные источники ЧР свидетельствуют о наличии включе-
ний в изоляции кабеля. В рамках проведенного исследования построена нейросетевая (НС)
модель, описывающая архитектуру кибер-физической системы (КФС) прогнозирования
ресурса ЭМ кабельных электрических сетей. Синтезирован алгоритм работы адаптивной
системы, подбора параметров и обучения НС с последующим прогнозированием ресурса
силовой кабельной линии (СКЛ), позволяющее повысить надежность КФС за счет сокра-
щения времени создания оптимальной конфигурации НС. Полученная НС модель может
быть эффективно использована для анализа термофлуктуационных процессов, протекаю-
щих в объекте управления – СКЛ, и прогноза поведения объекта. Приведена методика
диагностирования изоляционного материала (ИМ) СКЛ в условиях эксплуатации. Анализ
полученных результатов показал, что измерение параметров ЧР позволяет в комплексе
оценивать воздействие на электроизоляцию СКЛ различных факторов и определять сте-
пень её деградации. ЧР являются мерой степени электрического старения
Литература
prognozirovaniya elektroizolyatsionnykh materialov sistem energosnabzheniya: monografiya
[Improvement of methods of diagnostics and forecasting of electrical insulation materials of
power supply systems. Monograph]. Rostov-on-Don; Taganrog: Izd-vo YuFU, 2019, 192 p.
2. Kuchinskiy G.S. Chastichnye razryady v vysokovol'tnykh konstruktsiyakh [Partial discharges
in high-voltage structures]. Leningrad: Energiya, Leningrad, otd., 1979, 224 p.
3. Vdoviko V.P. Chastichnye razryady v diagnostirovanii vysokovol'tnogo oborudovaniya [Partial
discharges in the diagnosis of high-voltage equipment]. Novosibirsk: Nauka, 2007, 155 p.
4. Shablovskiy Ya.O. Preduprezhdenie pozharoopasnykh otkazov silovykh kabeley [Prevention of
fire-hazardous failures of power cables], Preduprezhdenie i likvidatsiya chrezvychaynykh
situatsiy: Mater. mezhdunarodnoy konferentsii molodykh uchenykh [Prevention and response
to emergency situations: Proceedings of the international conference of young scientists].
Minsk, 2013, pp. 169-172.
5. Ismagilov F.R. Matematicheskoe modelirovanie razvitiya chastichnykh razryadov v protsesse
stareniya dielektrika [Mathematical modeling of the development of partial discharges in the
aging process of the dielectric], Vestnik UGATU [Bulletin of UGATU], 2011, pp. 98-100.
6. Van Brant R. Fizika i khimiya chastichnykh razryadov i korony: poslednie dostizheniya i
budushchie posledstviya [Physics and chemistry of partial discharges and corona: recent achievements
and Future consequences], Uaytkhedovskie chteniya [Whitehead Readings], 1994.
7. Zolotarev V.M. Tangens ugla dielektricheskikh poter' mnogosloynykh sshitykh izolyatsionnykh
konstruktsiy [The tangent of the dielectric loss angle of multilayer cross-linked insulating structures],
Vestnik: NTU «KHPI» [Bulletin: NTU "KhPI"], 2011, No. 49, pp. 64-73.
8. Kopyryulin P.V. Sovershenstvovanie ekspluatatsionnykh svoystv kabel'nykh liniy s
polimernoy izolyatsiey: diss. … kand. tekhn. nauk [Improvement of operational properties of
cable lines with polymer insulation: cand. of eng. sc. diss]: 05.09.03. Sam. gos. tekhn. un-t.
Samara, 2013, 132 p.
9. Kopyryulin P.V. Zavisimosti tangensa del'ta bumazhno-maslyannoy izolyatsii,
ispol'zuyushchegosya pri izmerenii pod rabochim napryazheniem [Dependences of the delta
tangent of paper-oil insulation used for measuring under operating voltage], Izvestiya vuzov.
Elektromekhanika [Izvestiya Vuzov. Electromechanics], 2011, No. 3, pp. 96-99.
10. Il'chenko N.S., Kirilenko V.M.. Polimernye dielektriki [Polymer dielectrics]. Kiev: Tekhnika,
1977, 160 p.
11. Finkel' 3.E., Leshchenko S.S., Braginskiy R.P. Radiatsionnaya khimiya i kabel'naya tekhnika.
M.: Atomizdat, 1968. – 312 s.
12. Bagirov M.A., Malin V.P., Abasov S.A. Vozdeystvie elektricheskikh razryadov na polimernye
dielektriki [The effect of electrical discharges on polymer dielectrics]. Baku: Elm, 1975, 168 p.
13. Madorskiy S. Termicheskoe razlozhenie organicheskikh polimerov [Thermal decomposition of
organic polymers]. Moscow: Mir, 1967, 328 p.
14. Artbauer J., Griac J. Der Durschlag von Kunststoffen unter Einwirkung von
Glimmentlandugen, Еlektrie, 1964, H. 4, pp. 120-124.
15. Gordon G.Ya. Stabilizatsiya sinteticheskikh polimerov [Stabilization of synthetic polymers].
Moscow: Goskhimizdat, 1963, 300 p.
16. Finkel' 3.E., Leshchenko S.S., Braginskiy R.P. Radiatsionnaya khimiya i kabel'naya tekhnika
[Radiation chemistry and cable technology]. Moscow: Atomizdat, 1968, 312 p.
17. Makarov E.F. Spravochnik po elektricheskim setyam 0,4–35 kV i 110–1150 kV [Electric voltage
regulator 0.4–35 kV and 110-1150 kV]. Moscow: Papirus PRO, 2004, Vol. 3, 674 p.
18. Khaitan et al. Design Techniques and Applications of Cyber Physical Systems: A Survey,
IEEE Systems Journal, 2014.
19. Poluyanovich N.K., Dubyago M.N. Prognozirovanie resursa kabel'nykh liniy s ispol'zovaniem
metoda iskusstvennykh neyronnykh setey [Forecasting the resource of cable lines using the
method of artificial neural networks], Izvestiya YuFU. Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU.
Engineering Sciences], 2019, No. 3 (205), pp. 51-62.
20. Poluyanovich N.K., Azarov N.V., Dubyago M.N. Neyrokomp'yuternoe upravlenie propusknoy
sposobnost'yu kabel'nykh setey posredstvom ucheta i kontrolya ikh parametrov // Izvestiya YuFU.
Tekhnicheskie nauki [Izvestiya SFedU. Engineering Sciences], 2022, No. 3 (227), pp. 84-100.
21. Anders G.J., Napieralski A., Orlikowski M., Zubert M. Advanced Modeling Techniques for
Dynamic Feeder Rating Systems, IEEE Transactions on Industry Applications, 2003, Vol. 39,
No. 3, pp. 619-626.
22. Anders G.J. Rating of Cables on Riser Poles, in Trays, in Tunnels and Shafts - a Review, IEEE
Transactions on Power Delivery, 1996, Vol. 11, No. 1, pp. 3-11.
23. Poluyanovich N., Azarov N., Dubyago M. Neural network method for monitoring
thermofluctuation processes in cable lines taking into account the interference influence, Conference
Proceedings - 2021 Radiation and Scattering of Electromagnetic Waves, RSEMW
2021, 2021, pp. 455-459.
24. Dubyago, M., Poluyanovich, N. Partial Discharge Signal Selection Method for In-terference
Diagnostics of Insulating Materials, Conference Proceedings - 2019 Ra-diation and Scattering
of Electromagnetic Waves, RSEMW, 2019, 8792693, pp. 124-127.
