Dissertations / Theses on the topic 'Ізоляція електрична'

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 141 "Електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" (14 – Електрична інженерія) – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2020 р. Дисертаційна робота присвячена підвищенню експлуатаційних характеристик суднових кабелів за рахунок технологічних режимів охолодження та радіаційного опромінення ізоляції і оболонки на основі сучасних, які не поширюють полум'я, безгалогенних полімерних композицій, що забезпечують необхідний комплекс електричних, фізико-механічних параметрів при відповідному контролі технологічних процесів. Для досягнення цієї мети були поставлені задачі: – довести доцільність поступового охолодження поліетиленової ізоляції високовольтних силових кабелів для забезпечення як експлуатаційних параметрів, так і стабільності характеристик в процесі експлуатації; – обґрунтувати застосування методу електротеплової аналогії для побудови математичної моделі охолодження ізольованої струмопровідної жили з урахуванням розподілу температури по товщині ізоляції в несталому тепловому режимі; – розробити методику розрахунку технологічних параметрів режиму охолодження силових кабелів, що ґрунтується на розрахунку нелінійної теплової схеми заміщення ізольованої струмопровідної жили в несталому тепловому режимі з урахуванням залежності від температури теплового опору і теплоємності ізоляції методами дискретних резистивних схем заміщення і вузлових потенціалів; – визначити вплив технологічних режимів охолодження на розподіл температури по товщині екструдованої ізоляції та обґрунтувати тривалість перехідного процесу, що відповідає досягненню однакової температури по всій товщині ізоляції силових кабелів різного конструктивного виконання в різні моменти часу в залежності від температури води, що охолоджує; – експериментально перевірити ефективність виявлення технологічних дефектів в конструкції силового суднового кабелю за характеристиками часткових розрядів; – створити методику оптимізації силового суднового кабелю коаксіальної конструкції для забезпечення максимального розсіювання потужності теплового потоку в навколишнє середовище, що обумовлює збільшення струмового навантаження, за умови теплової стійкості ізоляції; – довести ефективність застосування захисної полімерної оболонки з високими теплопровідними властивостями для підвищення струмового навантаження силових суднових кабелів; – визначити вплив енергії прискорених електронів на механічні та електричні характеристики суднових кабелів та встановити діапазон коефіцієнта опромінення ізоляції, що забезпечує підвищення експлуатаційних характеристик, на підставі кореляційного зв'язку між електричними та механічними характеристиками радіаційно-модифікованої високонаповненої антипіренами безгалогенної композиції на основі співполімеру етилен-вінілацетату; – перевірити ефективність розподілу поглиненої дози по периметру й довжині при радіаційному опроміненні суднових кабелів за результатами фізико-механічних та теплових випробувань безгалогенної, яка не поширює полум'я, полімерної захисної оболонки кабелю; – визначити на підставі прискореного теплового старіння теплову стійкість радіаційно-модифікованої безгалогенної, яка не поширює полум'я, полімерної захисної оболонки, для прогнозування строку служби суднових кабелів та обґрунтувати можливість роботи в умовах підвищеної вологості і високих робочих температур неекранованого кабелю на основі неекранованих кручених пар з термопластичними ізоляцією і захисною оболонкою. Об'єкт дослідження – технологічні режими охолодження та радіаційного опромінення електричної ізоляції суднових кабелів, виготовленої з наповненої антипіренами безгалогенної композиції на основі поліолефінів. Предмет дослідження – експлуатаційні електричні, фізико-механічні та теплові характеристики полімерної ізоляції і оболонки, на основі наповненої антипіренами безгалогенної композиції, суднових кабелів. Методи дослідження. Теоретичні та експериментальні дослідження базуються на використанні методів чисельного та фізичного моделювання технологічних режимів охолодження та радіаційного опромінення прискореними електронами електричної полімерної ізоляції та захисної оболонки суднових кабелів. Методи теорії нестаціонарної теплопровідності для розрахунку режиму охолодження полімерної ізоляції кабелю. Диференційні рівняння теплопровідності та електропровідності. Метод електротеплових аналогій для визначення розподілу температури по товщині ізоляції в різні моменти часу, в залежності від температури води, що охолоджує судновий силовий кабель. Нелінійні теплова та електрична схеми заміщення ізольованої струмопровідної жили в перехідному тепловому режимі. Неявний метод Ейлера та метод вузлових потенціалів для отримання розподілу температури по товщині ізоляції кабелю. Метод оптимізації конструкції силового кабелю за умови забезпечення охолодження в експлуатації для підвищення струмового навантаження. Рівняння теплового балансу для визначення теплової стійкості ізоляції в експлуатації. Теорія радіаційного зшивання для визначення оптимальної дози опромінення полімерної ізоляції. Теорія теплового старіння ізоляції для прогнозування строку служби суднових кабелів в експлуатації. Апроксимація експериментальних електричних, фізико-механічних й теплових характеристик радіаційно-модифікованої ізоляції суднових кабелів. Кореляційний та регресійний аналіз електричних, механічних й теплових характеристик в процесі радіаційного модифікування полімерної ізоляції та захисної оболонки суднових кабелів. Техніка реєстрації часткових розрядів у високовольтній твердій полімерній ізоляції для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення силових суднових кабелів. В роботі отримані такі наукові результати. У дисертаційній роботі вирішено науково-практичну задачу з підвищення експлуатаційних характеристик суднових кабелів за рахунок технологічних режимів охолодження та опромінення електричної ізоляції на основі сучасних безгалогенних полімерних композицій, які не поширюють полум'я. Удосконалено математичну модель технологічного процесу охолодження ізольованої струмопровідної жили в несталому тепловому режимі шляхом урахування температурної залежності теплофізичних характеристик полімерної ізоляції підчас розрахунку розподілу температури по товщині поліетиленової ізоляції в різні моменти часу в залежності від температури води при поступовому охолодженні, що дозволило визначити умови для забезпечення стабільних характеристик суднового силового кабелю в експлуатації. Запропоновано критерій для визначення технологічних параметрів режиму охолодження силових суднових кабелів, який являє собою час перехідного процесу охолодження ізольованої струмопровідної жили для досягнення однакової температури по всій товщині полімерної ізоляції. Встановлено оптимальну товщину полімерної захисної оболонки за умови довготривалої теплової стійкості радіаційно-зшитої ізоляції на основі поліолефінів, що забезпечує підвищення на 30 % струмове навантаження силового суднового кабелю коаксіальної конструкції. Визначено діапазон коефіцієнта опромінення прискореними електронами безгалогенної, що не поширює полум'я ізоляції суднових кабелів, що гарантує підвищення електричного опору радіаційно-модифікованої полімерної ізоляції більш ніж в два рази, пробивної напруги на постійному струмі в 1,3 рази відносно неопроміненого стану. Встановлено кореляцію між механічними і електричними характеристиками радіаційно-модифікованої ізоляції з безгалогенної композиції на основі поліолефінів, в залежності від лінійної швидкості проходження кабелю під пучком електронів при незмінному струмі пучка електронів. Встановлено, в залежності від технологічних параметрів режиму опромінення суднових кабелів, розподіл поглиненої дози по периметру і довжині полімерної захисної оболонки з безгалогенної композиції, яка не поширює полум'я, що дозволяє визначити дозу опромінення кабелів, яка забезпечує підвищення стійкості захисної оболонки до дії агресивних хімічних речовин при збереженні високих фізико-механічних характеристик Експериментально, на підставі прискореного старіння неекранованого кабелю на основі неекранованих кручених пар, з термопластичної поліетиленової ізоляції в захисній оболонці на основі полівінілхлоридного пластикату за умови адекватного старіння в експлуатації, доведено стійкість конструкції до підвищеної температури та вологості, що дозволяє прогнозувати строк служби суднових кабелів в залежності від робочої температури. Розроблено методику розрахунку технологічних параметрів режиму охолодження силових кабелів, що ґрунтується на розрахунку нелінійної теплової схеми заміщення ізольованої поліетиленом струмопровідної жили в несталому тепловому режимі, з урахуванням залежності від температури теплового опору і теплоємності, методами дискретних резистивних схем заміщення і вузлових потенціалів. Запропонована методика та алгоритми можуть бути застосовані для визначення технологічних режимів охолодження полімерної ізоляції кабелів без застосування дороговартісних натурних експериментів, що особливо важливо при освоєнні нових матеріалів та конструкцій, а також при модернізації існуючого на кабельних підприємствах обладнання, для охолодження силових, симетричних, радіочастотних та оптичних кабелів. Доведено ефективність реєстрації часткових розрядів у високовольтній твердій ізоляції для виявлення дефектів на технологічній стадії виготовлення силових суднових кабелів, а також для налаштування технологічного процесу охолодження. Розроблено методику розрахунку теплопередачі в одножильному силовому кабелі коаксіальної конструкції на підставі критеріальних рівнянь природної конвекції, для оптимізації конструкції силового суднового кабелю, для забезпечення максимальної лінійної щільності теплового потоку, що розсіюється з поверхні кабелю. Показано ефективність застосування полімерних матеріалів на основі мікро- і нанокомпозитів з високими теплопровідними властивостями для захисної оболонки силових високовольтних суднових кабелів, що забезпечують збільшення розсіювання кабелем теплової потужності на 30 %. Встановлено, що енергія прискорених електронів на рівні 0,5 МеВ забезпечує більш високий ступінь зшивання полімерної безгалогенної ізоляції на основі високонаповненої антипіренами композиції в порівнянні з енергією 0,4 МеВ при однаковому коефіцієнті опромінення, струмі пучка і кількості проходів ізольованої жили під пучком електронів. Доведено підвищення механічної міцності при розтягуванні, електричного опору ізоляції та пробивної напруги на постійному струмі радіаційно-модифікованої полімерної безгалогенної ізоляції з коефіцієнтом опромінення 5–7 м/(мА∙хв) при сталому значенні відносного подовження при розриві ізоляції на рівні не менше 120 %, що забезпечує компроміс між еластичністю і жорсткістю суднового кабелю. Встановлено зростання в 1,5–2 рази часу досягнення критичного параметра – відносного подовження при розриві радіаційно-модифікованої полімерної захисної оболонки на основі безгалогенної композиції, в порівнянні з не модифікованою термопластичною оболонкою, що еквівалентно збільшенню строку експлуатації в 1,5–2 рази суднового контрольного кабелю в області максимальних робочих температур. Матеріали дисертаційної роботи використовуються в навчальному процесі на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" при підготовці бакалаврів та магістрів за спеціальністю "141 – електроенергетика, електротехніка та електромеханіка" спеціалізації "141.04 Електроізоляційна, кабельна та оптоволоконна техніка"; у ТОВ "Азовська кабельна компанія" (м. Бердянськ) при розробці і визначенні оптимальних технологічних параметрів режимів виготовлення безгалогенних суднових кабелів, що не розповсюджують горіння, асоціації "Укрелектрокабель", в ПАТ "Завод "Південкабель". Дисертаційна робота виконана в ПрАТ "Український науково-дослідний інститут кабельної промисловості" (м. Бердянськ) та на кафедрі електроізоляційної та кабельної техніки Національного технічного університету "Харківський політехнічний інститут" (м. Харків), згідно програм наукових досліджень ПрАТ "Український науково-дослідний інститут кабельної промисловості" (ПМ ЕИЮВ.505.564–2018 "Вивчення термічної стійкості оболонки кабелю марки СПОВЕнг-FRHF 12x2,5 до та після опромінення швидкими електронами", ПМ ЕИЮВ.505.584–2019 "Визначення величини та розподілу поглиненої дози при радіаційному модифікуванні оболонки суднових кабелів, що не розповсюджують полум'я"), де здобувач був одним з розробників і виконавців програм.
Ph.D. thesis undertaken in research specialization 141 "Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electric Mechanics" (14 – Electrical Engineering). – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kharkiv, 2020. The dissertation is devoted to increasing of the operational properties of shipboard cables due to the technological modes of cooling and electron beam irradiation of insulation and sheath based on modern flame retardant halogen-free polymeric compounds, which provide the necessary complex of electrical, physical and mechanical properties with appropriate control of technological processes. To achieve this, the following tasks were set: – to prove the expediency of gradual cooling of polyethylene insulation of high-voltage power cables to ensure both operational parameters and stability of properties during operation; – to substantiate the application of the method of electro-thermal analogy for the construction of a mathematical model of cooling of insulated conductor taking into account the temperature distribution over the thickness of insulation in a non-constant thermal mode; – to develop a method of calculating the technological parameters of the cooling mode of power cable, based on the calculation of a nonlinear thermal equivalent circuit of insulated conductor in a non-constant thermal mode, taking into account dependence the thermal resistance and heat capacity of the insulation from the temperature by methods of discrete resistive equivalent circuits; – to determine the influence of technological cooling modes on the temperature distribution in the thickness of extruded in sulation and to justify the duration of the transition process, which corresponds to achievement of the same temperature over the entire thickness of power cables insulation various design at different time points, depending on the cooling water temperature; – to verify experimentally the efficiency of detecting technological defects in the design of the power shipboard cable by partial discharges values; – to create a methodology for optimizing the power shipboard cable with coaxial construction to ensure maximum heat flow power dissipation into the environment, which causes an increase in current load, if insulation thermal resistance provided; – to prove the efficiency of the use a protective polymer sheath with high thermal conductive properties to increase the current load of power shipboard cables; – to determine the effect of accelerated electron beam energy on the mechanical and electrical properties of shipboard cables and determine the irradiation coefficient range for insulation which provides an increase of operational characteristics, on the basis of correlation between the electrical and mechanical properties of filled with flame retardants halogen-free compound based on ethylene-vinyl acetate modified by electron beam; – to verify the efficiency of absorbed dose distribution along the perimeter and length of shipboard cables after irradiation according to obtained results of mechanical and thermal tests of polymeric halogen-free flame retardant protective sheath of cable; – to determine the thermal stability of the halogen-free flame-retardant polymeric protective sheath modified by irradiating, on basis of accelerated thermal aging, to predict the service life of shipboard cables and to substantiate the possibility of operation in conditions with high humidity and high operating temperatures for unscreened cable with unscreened twisted pairs and thermoplastic insulation and protective sheath. Object of research – technological modes of cooling and irradiation of electrical insulation of shipboard cables, based on halogen-free filled with flame retardants polyolefin compound. Subject of research – electrical, mechanical and thermal operational properties of the shipboard cables polymer insulation and sheath based on filled with flame retardants halogen-free compounds. Research methods. Theoretical and experimental studies are based on the use of methods of numerical and physical modeling of technological modes of cooling and electron beam irradiation of polymeric electrical insulation and protective sheath of shipboard cables. Methods of theory of non-stationary thermal conductivity to calculation of cooling mode of polymeric cable insulation. Differential equations of thermal conductivity and electrical conductivity. The method of electro-thermal analogies to determine the temperature distribution in the thickness of insulation at different time points, depending on the temperature of cooling water for shipboard power cable. Nonlinear thermal and electrical equivalent circuits of insulated conductor in transient thermal mode. Implicit Euler method and nodal potentials method for obtaining temperature distribution in thickness of cable insulation. A method of optimizing the design of the power cable provided cooling during operation to increase the current load. Thermal balance equation to determining the thermal resistance of insulation during operation. Irradiation crosslinking theory to determine the optimal irradiation dose of polymeric insulation. The theory of thermal aging of insulation to predict the service life of shipboard cables. Approximation of experimental electrical, mechanical and thermal properties of modified by irradiation insulation of shipboard cables. Correlation and regression analysis of electrical, mechanical and thermal properties after modification by irradiation of polymeric insulation and protective sheath of shipboard cables. Partial discharge detection technique in high voltage solid polymeric insulation for defect detection on technological stage of production power shipboard cable. The following scientific results are obtained in the work. The dissertation solves the scientific and practical problem of increasing the operational properties of shipboard cables due to the technological modes of cooling and irradiation of electrical insulation based on modern halogen-free flame retardant polymeric compounds. The mathematical model of technological process of cooling insulated conductor in unsteady thermal mode, by taking into account dependence of thermal and physical characteristics of polymeric insulation from the temperature, for determine the temperature distribution throughout the thickness of polyethylene insulation at different time points depending on water temperature under gradual cooling, has been improved. Mathematical model allows to determine the conditions for ensuring stable characteristics of the shipboard power cable during operation. The criterion for determination of technological parameters of the cooling mode of power shipboard cables, which is the time of the transitional process of cooling the insulated conductor to achieve an equal temperature throughout the thickness of the polymeric insulation, is proposed. The optimum thickness of the polymeric protective sheath on condition of long-term thermal stability of irradiated cross-linked based on polyolefin insulation has been established. It provides a 30 % increase current load of the coaxial design shipboard power cable. The range of irradiation coefficient for halogen free flame retardant insulation of shipboard cables when guarantees increasing electrical resistance of polymeric insulation modified by electron beam more than twice, the breakdown direct current voltage 1,3 times relative to the non-irradiated condition, is determined. The correlation between mechanical and electrical properties of halogen-free based on polyolefin insulation modified by electron beam, depending on the linear velocity of the cable under the electron beam and constant value of electron beam current. The distribution of the absorbed dose along the perimeter and length of the halogen-free flame retardant polymeric protective sheath depending on the technological parameters of the irradiation modes of shipboard cables, is established and allows to determine the irradiation dose for cables, when protective sheath provides increasing the resistance to aggressive chemicals while high physical and mechanical properties is still available. The stability of the cables structure to high temperature and humidity is experimentally proved on the basis of accelerated aging of unscreened cable with unscreened twisted pairs, with thermoplastic polyethylene insulation and protective polyvinylchloride sheath with adequate aging during operation. It allows predicting the service life of shipboard cables depending on the operating temperature. A technique for calculating the technological parameters of the power cable cooling mode by the methods of discrete resistive equivalent circuits has been developed. A technique based on the calculation of a nonlinear thermal scheme of substitution of conductor with polyethylene insulation in a non-constant thermal mode, taking into account the dependence of thermal resistance and heat capacity from the temperature. The proposed methodology and algorithms can be applied to determine the technological modes of cooling cable polymeric insulation without using expensive full-scale experiments, especially important for the new compounds development and cable constructions, as well as modernization available at cable factories equipment for cooling power cable, data cable with twisted pairs, radio frequency and optical cables. The efficiency of determining partial discharges in high-voltage solid insulation has been proved to detect defects at the technological stage of the producing of power shipboard cables, as well as to adjust the technological process of cooling. The methodology for heat transfer in a coaxial design single-core power cable based on criterial equations of natural convection has been developed to optimize the design of the power shipboard cable to ensure the maximum linear density of heat flow dissipated from the cable surface. The efficiency of application of polymeric materials based on micro- and nanocomposites with high thermal conductivity for sheath of high-voltage shipboard cables, providing a 30 % increase in thermal dissipating of power cable, is shown. It is established the energy of accelerated electrons 0.5 MeV provides a higher degree of crosslinking of polymeric halogen-free insulation based on filled with flame retardants compound compared to the energy of 0.4 MeV at the same irradiation coefficient, electron beam current and the number of wire passages under electron beam. It is established an increase of tensile strength, electrical insulation resistance and breakdown DC voltage of crosslinked polymeric halogen-free insulation with irradiation coefficient 5-7 m/(mА∙min) with constant value of elongation at break not less than 120 % which ensure a compromise between rigidity and flexibility of the shipboard cable. It is established an increase in 1,5–2 times the time of reaching the critical parameter – elongation at break of the modified by electron beam polymeric sheath based on a halogen-free compound compared to the same thermop lastic non-modifying sheath. It is an increase service life of the shipboard control cable at maximum operational temperatures in 1,5–2 times. The materials of the dissertation are used at the educational process Department of Electrical Insulating and Cable Technique of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" at education bachelors and masters in disciplines of specialty "141 – Electric Power Engineering, Electrical Engineering and Electric Mechanics" (specialization "141.04 Electrical Isolating, Cable and Fiber-Optic Technique"), at "Azov Cable Company" (Berdians'k) at development and determination of optimal technological parameters of production modes of halogen-free, flame retardant shipboard cables, Association "Ukrelectrocable", in PJSC "Yuzhkable Works". Dissertation work was performed at the PJSC "Ukrainian Scientific and Research Institute of Cable Industry" (Berdians'k) and Department of Electrical Insulating and Cable Technique of National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute" (Kharkiv) according to research programs of PJSC "Ukrainian Scientific and Research Institute of Cable Industry" (PM EIUV.505.564–2018 "The research of thermal stability of the sheath cable SPOVEng-FRHF 12x2,5 before and after exposure under electron beam", PM EIUV.505.584–2019 "Determination of the quantity and distribution of the absorbed dose after irradiation of the sheath of shipboard flame retardant cables") wherein the applicant was one of the program developers and executor of individual sections.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 – техніка сильних електричних і магнітних полів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено удосконаленню секцій сильнострумного лінійного індукційного прискорювача (ЛІП) електронів і ЛІП зарядово-компенсованих іонних пучків, з метою забезпечення покращених енергетичних характеристик: підвищеного темпу прискорення, середньої потужності пучка (аж до мегаватного рівня), частоти посилок прискорювальних імпульсів тощо. В роботі проведено науково-технічне обґрунтування конструкції елементів секції ЛІП з індукційною системою, секціонованою по осьовій довжині, виявлено способи забезпечення максимального темпу прискорення при найменших енергетичних втратах в індукційній системі у таких секцій. Проведено обґрунтування конструкції елементів секції ЛІП зарядово-компенсованих іонних пучків, що дозволяє забезпечити необхідні параметри прискорювача – прискорювальну напругу секції не менше 2 МВ, темп прискорення не менше 2 МВ/м. В результаті проведеного дослідження динаміки імпульсного перемагнічування феромагнетику індукторів ЛІП з метою визначення впливу геометрії феромагнітних осердь індукторів і режиму їхнього навантаження на форму імпульсу прискорювальної напруги запропоновано шляхи зменшення розкиду прискорювальної напруги на столі імпульсу. Проведено дослідження теплових навантажень на елементи секції ЛІП при роботі в частотному режимі, запропоновано способи забезпечення секцією ЛІП мегаватного рівня збільшення середньої потужності пучка при збільшенні його енергії на рівні одиниць мегаелектронвольт. Проведено чисельно-аналітичне та експериментальне дослідження впливу конструктивних елементів секції сильнострумного ЛІП електронів на забезпечення її високовольтної вакуумної електричної ізоляції, запропоновано способи їх удосконалення.
Technic sciences candidate scientific degree dissertation receiving on specialty 05.09.13 – equipment strong electric and magnetic fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2018. Dissertation work is dedicated to the improvement electrons and charge-compensated ion beams high-current LIA sections, with the providing goal improved energy LIA characteristics: high acceleration, average beam power (up to MW level), parcels accelerating pulses frequency, etc. In the work the rationale of the construction of elements the LIA section with an induction system sectioned along the axial has been carried out, methods, ensuring the maximum acceleration rate with the lowest energy losses in the induction system in such sections have been found. The construction of the elements of the charge-compensated ion beams LIA section has been substantiated, that allowed to provide the necessary accelerator parameters of – the section accelerating voltage is not less than 2 MV, and the acceleration rate is not less than 2 MV/m. The dynamics of the pulsed magnetization reversal of the LIA inductors ferromagnet has been studied, the effect of the geometry of the ferromagnetic inductor cores and the regime of their loading on the accelerating voltage pulse shape is analyzed. The ways, reducing the accelerating voltage spread on the pulse table have been found. The thermal stability of the LIA section elements (induction system, power lines, vacuum isolation) was studied, the maximum possible accelerating pulse repetition frequency was determined. The methods of providing a megawatt level of the increment of the average beam power with increment of its energy at the level of megaelectronvolts by the LIA section are revealed. The research of the vacuum electrical insulation of the LIA experimental model has been carried out; the ways of the improvement of LIA section elements electrical isolation have been found.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 – техніка сильних електричних і магнітних полів. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018 р. Дисертацію присвячено удосконаленню секцій сильнострумного лінійного індукційного прискорювача (ЛІП) електронів і ЛІП зарядово-компенсованих іонних пучків, з метою забезпечення покращених енергетичних характеристик: підвищеного темпу прискорення, середньої потужності пучка (аж до мегаватного рівня), частоти посилок прискорювальних імпульсів тощо. В роботі проведено науково-технічне обґрунтування конструкції елементів секції ЛІП з індукційною системою, секціонованою по осьовій довжині, виявлено способи забезпечення максимального темпу прискорення при найменших енергетичних втратах в індукційній системі у таких секцій. Проведено обґрунтування конструкції елементів секції ЛІП зарядово-компенсованих іонних пучків, що дозволяє забезпечити необхідні параметри прискорювача – прискорювальну напругу секції не менше 2 МВ, темп прискорення не менше 2 МВ/м. В результаті проведеного дослідження динаміки імпульсного перемагнічування феромагнетику індукторів ЛІП з метою визначення впливу геометрії феромагнітних осердь індукторів і режиму їхнього навантаження на форму імпульсу прискорювальної напруги запропоновано шляхи зменшення розкиду прискорювальної напруги на столі імпульсу. Проведено дослідження теплових навантажень на елементи секції ЛІП при роботі в частотному режимі, запропоновано способи забезпечення секцією ЛІП мегаватного рівня збільшення середньої потужності пучка при збільшенні його енергії на рівні одиниць мегаелектронвольт. Проведено чисельно-аналітичне та експериментальне дослідження впливу конструктивних елементів секції сильнострумного ЛІП електронів на забезпечення її високовольтної вакуумної електричної ізоляції, запропоновано способи їх удосконалення.
Technic sciences candidate scientific degree dissertation receiving on specialty 05.09.13 – equipment strong electric and magnetic fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2018. Dissertation work is dedicated to the improvement electrons and charge-compensated ion beams high-current LIA sections, with the providing goal improved energy LIA characteristics: high acceleration, average beam power (up to MW level), parcels accelerating pulses frequency, etc. In the work the rationale of the construction of elements the LIA section with an induction system sectioned along the axial has been carried out, methods, ensuring the maximum acceleration rate with the lowest energy losses in the induction system in such sections have been found. The construction of the elements of the charge-compensated ion beams LIA section has been substantiated, that allowed to provide the necessary accelerator parameters of – the section accelerating voltage is not less than 2 MV, and the acceleration rate is not less than 2 MV/m. The dynamics of the pulsed magnetization reversal of the LIA inductors ferromagnet has been studied, the effect of the geometry of the ferromagnetic inductor cores and the regime of their loading on the accelerating voltage pulse shape is analyzed. The ways, reducing the accelerating voltage spread on the pulse table have been found. The thermal stability of the LIA section elements (induction system, power lines, vacuum isolation) was studied, the maximum possible accelerating pulse repetition frequency was determined. The methods of providing a megawatt level of the increment of the average beam power with increment of its energy at the level of megaelectronvolts by the LIA section are revealed. The research of the vacuum electrical insulation of the LIA experimental model has been carried out; the ways of the improvement of LIA section elements electrical isolation have been found.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі та системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вдосконаленню заземлювальних пристроїв підстанцій напругою 330(220)/150(110) кВ за критерієм запобігання пошкодження ізоляції кабелів струмових захистів при ударі блискавки та при короткому замиканні на шинах розподільного пристрою вказаних класів напруги. На підставі аналізу експериментальних даних, отриманих на 80 діючих підстанціях України, визначено незалежні фактори, а також незначимі із ряду незалежних. На підставі проведення чьотирьох- та п'ятифакторних експериментів отримано модель для визначення опору заземлювального пристрою. Проведено порівняльний аналіз отриманої моделі з відомими розрахунковими методиками. Значення опору, визначене за формулою нормативного документу, для більшості підстанцій менше, ніж визначене за отриманою моделлю, тому є оцінкою знизу. На підставі проведення шестифакторного експерименту отримано модель для визначення напруги на ізоляції кабелю вторинних кіл трансформатору струму, який є найвіддаленішим від зали релейних панелей, при короткому замиканні на шинах розподільного пристрою. У роботі сформульовано процедуру експериментального визначення напруги на ізоляції кабелю при імітації короткого замикання. У роботі розроблено методику та наведено приклади визначення конструктивних параметрів та матеріальних витрат на виконання заземлювальних пристроїв з використанням отриманих в роботі математичних моделей за критерієм запобігання пошкодження ізоляції кабелів вторинних кіл при короткому замиканні, а також за критерієм запобігання хибного спрацювання струмових захистів у випадку пошкодження ізоляції кабелю.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.14.02 – electric stations, networks and systems. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The dissertation is devoted to the improvement of grounding systems of substations with voltage 330 (220) / 150 (110) kV on the criterion of prevention of damage to the insulation of current protection cables with a lightning strike and with short-circuit on the bus of the switchgear of the specified voltage classes. On the basis of the analysis of experimental data obtained at 80 operating substations of Ukraine, independent factors are determined, as well as insignificant from a number of independent ones. On the basis of four- and five-factor experiments, a model was developed to determine the grounding systems resistance. A comparative analysis of the obtained model with known computational methods was carried out. The value of the resistance, determined by the formula of the normative document, for most substations is less than determined by the received model, therefore, is an estimate from below. On the basis of a sixfactor experiment, a model for determining the voltage on the cable insulation of the secondary circuits of the current transformer is obtained, which is the most distant from the relay panels hall, with a short circuit on the bus of the switchgear. In the paper, the procedure for the experimental determination of voltage on cable isolation during simulation of short circuit was developed. In this work a method is developed and examples are given for determination of constructive parameters and material costs of grounding systems with the use of the mathematical models obtained in the work on the criterion of prevention of damage to insulation of secondary circuits with short circuit, and according to the of prevention the false triggering of current protection in the event of damage to the cable insulation.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.14.02 – електричні станції, мережі та системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019 р. Дисертацію присвячено вдосконаленню заземлювальних пристроїв підстанцій напругою 330(220)/150(110) кВ за критерієм запобігання пошкодження ізоляції кабелів струмових захистів при ударі блискавки та при короткому замиканні на шинах розподільного пристрою вказаних класів напруги. На підставі аналізу експериментальних даних, отриманих на 80 діючих підстанціях України, визначено незалежні фактори, а також незначимі із ряду незалежних. На підставі проведення чьотирьох- та п'ятифакторних експериментів отримано модель для визначення опору заземлювального пристрою. Проведено порівняльний аналіз отриманої моделі з відомими розрахунковими методиками. Значення опору, визначене за формулою нормативного документу, для більшості підстанцій менше, ніж визначене за отриманою моделлю, тому є оцінкою знизу. На підставі проведення шестифакторного експерименту отримано модель для визначення напруги на ізоляції кабелю вторинних кіл трансформатору струму, який є найвіддаленішим від зали релейних панелей, при короткому замиканні на шинах розподільного пристрою. У роботі сформульовано процедуру експериментального визначення напруги на ізоляції кабелю при імітації короткого замикання. У роботі розроблено методику та наведено приклади визначення конструктивних параметрів та матеріальних витрат на виконання заземлювальних пристроїв з використанням отриманих в роботі математичних моделей за критерієм запобігання пошкодження ізоляції кабелів вторинних кіл при короткому замиканні, а також за критерієм запобігання хибного спрацювання струмових захистів у випадку пошкодження ізоляції кабелю.
Thesis for granting the Degree of Candidate of Technical sciences in speciality 05.14.02 – electric stations, networks and systems. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The dissertation is devoted to the improvement of grounding systems of substations with voltage 330 (220) / 150 (110) kV on the criterion of prevention of damage to the insulation of current protection cables with a lightning strike and with short-circuit on the bus of the switchgear of the specified voltage classes. On the basis of the analysis of experimental data obtained at 80 operating substations of Ukraine, independent factors are determined, as well as insignificant from a number of independent ones. On the basis of four- and five-factor experiments, a model was developed to determine the grounding systems resistance. A comparative analysis of the obtained model with known computational methods was carried out. The value of the resistance, determined by the formula of the normative document, for most substations is less than determined by the received model, therefore, is an estimate from below. On the basis of a sixfactor experiment, a model for determining the voltage on the cable insulation of the secondary circuits of the current transformer is obtained, which is the most distant from the relay panels hall, with a short circuit on the bus of the switchgear. In the paper, the procedure for the experimental determination of voltage on cable isolation during simulation of short circuit was developed. In this work a method is developed and examples are given for determination of constructive parameters and material costs of grounding systems with the use of the mathematical models obtained in the work on the criterion of prevention of damage to insulation of secondary circuits with short circuit, and according to the of prevention the false triggering of current protection in the event of damage to the cable insulation.

Дисертація присвячена розвитку теорії розрахунку електричних полів у галузі розробки методів та математичних моделей чисельного розрахунку тривимірних квазістаціонарних електричних полів в неоднорідних діелектричних та слабкопровідних середовищах з гетерогенними включеннями складної конфігурації, яка може змінюватися у часі. Для цього використовуються методи скінченних об’ємів та поглинаючих граничних шарів. Застосування розроблених методик для розрахунків параметрів електричних процесів, які відбуваються під впливом сильних електричних полів в неоднорідних слабкопровідних включеннях зі складною конфігурацією, котра може зміцнюватися під впливом високої напруги, дозволило визначити безпечні режими роботи систем заземлення енергетичних об’єктів, твердої полімерної ізоляції, а також людей при їхньому знаходженні у зоні дії електричних полів.
The dissertation is dedicated to development of the theory of electric field calculation on the base of creation of the methods and mathematical models of numerical calculation of three-dimensional quasi-stationary electric fields in heterogeneous dielectric and weakly conducting mediums with inclusions of complex and changing in time domain configuration. The methods of the final volumes and absorbing boundary layers have been used for these calculations. Usage of the elaborated methods for calculation of the parameters of electric processes upon strong electric field in heterogeneous dielectric and weakly conducting inclusions with complex configuration, which may change upon action of high voltage, has allowed to define the safe working regimes of the systems of grounding of power objects, solid polymeric insulation, as well as people, located in the zone of electric field action.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 – техніка сильних електричних та магнітних полів. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена розробці та обґрунтуванню діагностики за трибоелектричним потенціалом для виявлення зміни поверхневих властивостей полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів під дією сильного електричного поля, підвищеної температури та іонізуючого випромінювання. В процесі старіння для двошарової ізоляції на основі застосування схеми заміщення встановлено появу струмів, що змінюються по експоненціальному закону, та отримано динаміку в часі накопичення, рекомбінації та релаксації поверхневого заряду на границі розділу. Встановлено розподіл густини поверхневого заряду по довжині симетричних ізольованих провідників при наявності між ними зазору та тонкого дефектного шару на поверхні полімерної ізоляції на основі отриманого аналітичного рішення. Показано, що окиснений прошарок на поверхні ізоляції призводить по появи сильного електричного поля. В залежності від конструктивного виконання і застосованих матеріалів експериментально визначено значення трибоелектричного потенціалу та встановлена динаміка його зміни в процесі прискореного терморадіаційного старіння кабелів. Встановлено вплив поверхневих та трибозарядів на результати діагностичних обстежень кабелів за опором ізоляції на високій напрузі. Запропонована діагностика за трибоелектричним потенціалом силових, контрольних та інформаційних кабелів дозволяє виявити зміну поверхневих властивостей полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів.
Thesis for granting Candidate of Technical sciences Degree in specialty 05.09.13 – Technics of Strong Electric and Magnetic Fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2015. The thesis is devoted to development and diagnostic system for substantiation triboelectric potential to detect changes in surface properties of polymer isolation in aging cables under the strong electric field, high temperature and radiation. The distribution of surface charge density and voltage drop along the length of symmetrical insulated conductors in the presence of the gap between them and the defective thin layer on the surface of the polymer insulation was established based on the analytical solution. Experimentally determined the values of triboelectric potential and its dynamics of change in the process of accelerated termoradiation aging polymer cable insulation depending on the design of applied materials. There is a significant (threefold) increase in the maximum value of the contact potential difference and achieve maximum torque bias towards smaller values for single core power cables with cross-linked polyethylene insulation 6 kV after accelerated aging thermoradiation. This confirms the high sensitivity of triboelectric potential to aging and allows us to make a suggestion to use this parameter as an indicator of the polymeric insulation aging degree. Influence of surface charges and tribocharges on the results of diagnostic tests on the insulation resistance and stability during the measurement capacitance and dielectric loss tangent cables with polymer insulation was observed. Dynamics of changes in contact potential difference in the aging process power cables with different materials remains consistent with the results of diagnostic tests of capacity and dielectric loss tangent.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 – техніка сильних електричних та магнітних полів. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2015. Дисертація присвячена розробці та обґрунтуванню діагностики за трибоелектричним потенціалом для виявлення зміни поверхневих властивостей полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів під дією сильного електричного поля, підвищеної температури та іонізуючого випромінювання. В процесі старіння для двошарової ізоляції на основі застосування схеми заміщення встановлено появу струмів, що змінюються по експоненціальному закону, та отримано динаміку в часі накопичення, рекомбінації та релаксації поверхневого заряду на границі розділу. Встановлено розподіл густини поверхневого заряду по довжині симетричних ізольованих провідників при наявності між ними зазору та тонкого дефектного шару на поверхні полімерної ізоляції на основі отриманого аналітичного рішення. Показано, що окиснений прошарок на поверхні ізоляції призводить по появи сильного електричного поля. В залежності від конструктивного виконання і застосованих матеріалів експериментально визначено значення трибоелектричного потенціалу та встановлена динаміка його зміни в процесі прискореного терморадіаційного старіння кабелів. Встановлено вплив поверхневих та трибозарядів на результати діагностичних обстежень кабелів за опором ізоляції на високій напрузі. Запропонована діагностика за трибоелектричним потенціалом силових, контрольних та інформаційних кабелів дозволяє виявити зміну поверхневих властивостей полімерної ізоляції в процесі старіння кабелів.
Thesis for granting Candidate of Technical sciences Degree in specialty 05.09.13 – Technics of Strong Electric and Magnetic Fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", 2015. The thesis is devoted to development and diagnostic system for substantiation triboelectric potential to detect changes in surface properties of polymer isolation in aging cables under the strong electric field, high temperature and radiation. The distribution of surface charge density and voltage drop along the length of symmetrical insulated conductors in the presence of the gap between them and the defective thin layer on the surface of the polymer insulation was established based on the analytical solution. Experimentally determined the values of triboelectric potential and its dynamics of change in the process of accelerated termoradiation aging polymer cable insulation depending on the design of applied materials. There is a significant (threefold) increase in the maximum value of the contact potential difference and achieve maximum torque bias towards smaller values for single core power cables with cross-linked polyethylene insulation 6 kV after accelerated aging thermoradiation. This confirms the high sensitivity of triboelectric potential to aging and allows us to make a suggestion to use this parameter as an indicator of the polymeric insulation aging degree. Influence of surface charges and tribocharges on the results of diagnostic tests on the insulation resistance and stability during the measurement capacitance and dielectric loss tangent cables with polymer insulation was observed. Dynamics of changes in contact potential difference in the aging process power cables with different materials remains consistent with the results of diagnostic tests of capacity and dielectric loss tangent.

Ткач, В. І. Система ідентифікації місць однофазних замикань на землю у повітряних електричних мережах з ізольованою нейтраллю : дис. ... канд. техн. наук : 05.09.03 / В. І. Ткач. - Чернігів, 2021. - 167 с.
Дисертаційна робота присвячена подальшому розвитку теорії і практики пристроїв визначення місць пошкодження в системах електропостачання загального призначення. Проаналізовані існуючі методи та засоби пошуку місці пошкодження на повітряних лініях 6-10кВ, що працюють в мережах з ізольованою нейтраллю. Встановлено, що існуючі засоби дозволяють лише звузити зону пошуку до окремого відгалуження від магістралі повітряної лінії та не дозволяють визначати точне місце та тип пошкодження. Проведено аналіз наукових публікацій та патентів, що пов'язані з вирішенням проблеми пошуку однофазних замикань, який показав, що дана проблема є недостатньо вирішеною, оскільки підходи, які пропонуються авторами цих робіт, є достатньо складними та не враховують другорядних факторів, які впливають на точність визначення місця пошкодження. Технічні засоби, що їх реалізують, є дорогими та самі потребують значних експлуатаційних витрат. Проведено аналіз ретроспективної інформації з 2012 по 2017 роки по відмовам, викликаними однофазними замиканнями на землю в мережах 6-10кВ по ПАТ «Чернігівобленерго», який показав, що найбільша кількість знеструмлень виникає через пошкодження штирьової ізоляції (46,8%). Встановлено, що найбільший середньорічний недовідпуск електричної енергії спостерігається також при пошкодженнях штирьової ізоляції повітряних ліній 6-10 кВ і сягає 45,9% від загального середньорічного недовідпуску, що у іменованих одиницях становить 21,2 МВтгод/рік. Середнє значення тривалості одного знеструмлення, яке викликане тільки однофазними замиканнями на землю, складає біля 1,2 год/(ріквідкл), що суттєво погіршує показник надійності електропостачання. Запропоновано інноваційний спосіб визначення місця однофазного замикання на землю в мережах з ізольованою нейтраллю за рахунок ідентифікації струму замикання через штирьову ізоляцію на опорі, що дозволяє зменшити час пошуку місця замикання та прискорити усунення пошкодження. З використанням математичного моделювання доведено, що кількості енергії, яка може бути відібрана від струму замикання запропонованим способом, буде достатньо для живлення пристрою. Запропонована імітаційна модель пересування оперативно-виїзної бригади до місця замикання у нерезервованій розподільній мережі, яка дозволила розробити метод розрахунку показників надійності та ефективності функціонування існуючих мережі із запропонованими автором ідентифікатором замикання. Показано, що у випадку інтеграції в існуючі електричні мережі ідентифікаторів слід очікувати зниження тривалості відновлення електропостачання та недовідпуску електричної енергії споживачам на величину до 32%, а також зменшення індексу середньої частоти та індексу середньої тривалості довгих перерв в електропостачанні на величину до 40%. Отримані графічні залежності, які можуть бути використані керівним персоналом операторів систем розподілу для оптимізації структури обслуговуючого персоналу та його дислокації на місцевості задля одночасного вирішення задачі мінімізації витрат компанії та максимізації показників надійності електропостачання споживачів у випадку запровадження інноваційного ідентифікатора однофазних замикань на землю. Запропоновано схемне рішення пристрою ідентифікації однофазних замикань на землю в мережах ізольованою нейтраллю з живленням його електроніки від струму замикання, що не буде потребувати додаткового джерела живлення та підкорочування непошкоджених фаз мережі, на відміну від існуючих підходів. Таке схемне рішення забезпечить високу надійність та низькі експлуатаційні витрати. Експериментально визначена мінімальна кількість енергії, що потрібна запропонованому ідентифікатору для відправлення повідомлення про пошкодження на диспетчерський пункт через мережу стільникового зв'язку, що складає 9 Дж. Створено експериментальний прототип пристрою ідентифікації місця замикання на землю та показано його працездатність як у лабораторних умовах кафедри електричної інженерії та інформаційно-вимірювальних технологій Національного університету «Чернігівська політехніка», так і у умовах реальної експлуатації в електричних мережах 10кВ ПрАТ «ДТЕК Київські Регіональні Електромережі». Запропоновано спосіб інтеграції інноваційного ідентифікатора однофазних замикань на землю до існуючих Smart Grid систем (до SCADA та GIS-системи), які використовуються для управління мережами операторів систем розподілу (на прикладі ПАТ «Чернігівобленерго»). Описаний алгоритм роботи персоналу під час однофазних замикань на землю в мережах, оснащених пристроями ідентифікації місць пошкодження штирьової ізоляції, запропонованих автором
Dissertation is devoted to the further investigation of the theory and practice of devices for locating fault in the power supply systems. The analysis of the existing methods and means of searching the fault location in 6-10 kV overhead power lines operating in networks with isolated neutral is done. It has been established that the existing means only allow narrowing the search area to a separate branch from the overhead power line and don’t allow determining the exact location and type of fault. Analysis of scientific publications and patents related to solving the problem of searching the line-to-earth fault loacation showed that this problem is not sufficiently solved, since the approaches proposed by the authors of these publication are rather complicated and do not take into account minor factors that affect the accuracy of determining the location of the closure. The technical means that are implemented are expensive and itselves require significant operating costs. Analysis of retrospective information from 2012 to 2017 on failures caused by line-to-earth faults in 6-10 kV networks at PJSC «Chernigovoblenergo» showed that the largest number of emergency shutdowns occurs due to pin-type insulation damage (46.8%). The largest average annual energy not supplied to consumers is also observed with pin-type insulation damage of 6-10 kV overhead power lines (45.9% of the total average annual energy not supplied, which is equal to 21.2 MW  year / year). The mean restoration time of one outage, caused only by line-to-earth faults, is about 1.2 h / (year - outage), which significantly worsens an indicator of the reliability of the power supply. An innovative method is proposed for determining the fault location in networks by identifying the fault current through the pin-type insulation on the overhead line tower, which allows to reduce the fault location search and restoration time. Using mathematical modeling, it has been proven that the amount of energy that can be taken from the fault current by the proposed method will be enough to powered the proposed device. The proposed simulation model of the movement of the emergency crew to the fault location in radial distribution network, which made it possible to develop a method of calculating the reliability and efficiency indicators for the existing network with installed the fault identifier device proposed by the author. It is shown that in the case of integrating fault identifier into existing power networks, one should expect a decrease in the Mean Restoration Time of power supply to consumers and the Expected Energy Not-Supplied to consumers by down to 32%, as well as a decrease in the System Average Interruption Frequency and Duration Index of long interruptions in power supply by up to 40%. The resulting graphical dependencies that can be used by the management personnel of distribution system operators to optimize the structure of service personnel and their location in the territory to simultaneously solve the problem of minimizing the operating costs and maximizing the reliability of power supply to consumers in the case of installing an innovative line-to-earth faults identifier devices. For the networks with isolated neutral, a circuit design of a line-to-earth faults identifier devices with powered of its electronics from the fault current is proposed. This design does not require an additional power source and the shorting of undamaged phase line, in contrast to the existing approaches. This circuit design will improve reliability and reduce operating costs. The minimum amount of energy that the proposed identifier fault device needs to send a message about fault to the control center through the cellular communication network has been experimentally determined is 9 J. An experimental prototype of the identifier device has been created and its working capacity has been shown both in the laboratory conditions of the Department of Electrical Engineering and Information- Measuring Technologies of the National University "Chernihiv Polytechnic", and in the conditions of real operation in 10 kV electrical power networks of JSC "DTEK Kiev Regional Electric Networks". A method of integrating an innovative identifier fault device in existing Smart Grid control systems (to SCADA and GIS-systems), which are used to control networks of operators of distribution systems, is proposed (on the example of systems of JSC Chernigovoblenergo). The algorithm of service personnel actions in case of line-to-earth faults in networks equipped with proposed devices are is described.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 – техніка сильних електричних та магнітних полів. Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2016. Дисертація присвячена обґрунтуванню техніки виявлення водяних триінгів в силових кабелях середньої напруги коаксіальної конструкції з водоблокуючим бар'єром при дії сильного електричного поля на підставі результатів математичного моделювання водяних включень сферичної форми в товщі зшитої поліетиленової ізоляції та фізичного моделювання процесу зволоження зразків кабелів в лабораторних умовах. На основі запропонованої математичної моделі водяних триінгів у вигляді кластерів сферичної форми в товщі зшитої поліетиленової ізоляції високовольтного силового кабелю коаксіальної конструкції з осьовою симетрією показано, що область сильного електричного поля є функцією розмірів цих сферичних включень та відстані між ними. Результатами фізичного моделювання підтверджено ефективність застосування техніки високочастотної діелектричної спектроскопії для виявлення вільної води в полімерній ізоляції нових кабелів і зістарених у вологому середовищі. З використанням техніки вимірювань параметрів діелектричної абсорбції показано, що інформативними діагностичними параметрами зволоженої зшитої поліетиленовою ізоляції є струми абсорбції, виміряні на 15, 30 і 60-й секунді після подачі високої постійної випробувальної напруги, і динаміка змінення опору ізоляції в залежності від прикладеної високої постійної напруги.
The thesis for a candidate degree in technical sciences, speciality 05.09.13 – Technics of Strong Electric and Magnetic Fields. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2016. The thesis is devoted to the detection technology of water treeing in medium voltage power cables of coaxial design with a water barrier under the action of strong electric fields on the basis of mathematical modeling of spherical particles of water in the crosslinked polyethylene insulation and physical modeling of the humidification process of cable samples in the laboratory. Based on the proposed mathematical model of water treeing as clusters of spherical shape in the crosslinked polyethylene insulation of the high-voltage power cable of coaxial design with axial symmetry, the region of strong electric field has been shown to be a function of size and distance between spherical inclusions. Based on the simulation results, the technics of impulse reflectometry in the time domain has been confirmed to be as one of the promising methods for diagnosing operational irregularities (ellipticity, eccentricity, water treeing) in high voltage power cables. The results of physical modeling of accelerated aging have shown the effectiveness of the high-frequency dielectric spectroscopy technics for the detection of free water in the polymer insulation of new cables and aged in a wet environment. Using the measurements technics of dielectric absorption the informative diagnostic parameters of moistened cross-linked polyethylene insulation have been shown to be absorption currents measured at 15, 30 and 60th seconds after applying the high constant test voltage, and the dynamic of change of insulation resistance depending on the applied high DC voltage.

Краснов, Р. В. Підвищення надійності електродвигунів компресорів електропоїздів постійного струму : авт. дис. к. т. н.: 05.22.09 / Р. В. Краснов ; Дніпропетр. нац. ун-т залізн. трансп. ім. акад. В. Лазаряна. - Д., 2012.
UK: АНОТАЦІЯ Дисертація присвячена підвищенню надійності електродвигунів компресорів електрорухомого складу шляхом забезпечення нормованих значень нагрівання ізоляції в реальних умовах експлуатації і удосконалення системи захисту якірно-го кола електродвигуна від надмірних струмів, які можуть викликати нагрівання ізоляції більше допустимих значень. Пропонується, на відміну від попередніх досліджень, процес пуску розгля-дати таким, що складається з двох етапів. В роботі проведено дослідження по визначенню значень струмів на кожному з цих етапів і впливу тривалості етапів на нагрівання ізоляції. Для теоретичних досліджень автором запропонована ма-тематична модель, адекватність якої підтверджена тим, що різниця між параме-трами, які отримані з допомогою цієї моделі та експериментально (шляхом ос-цилографування), знаходиться в межах до 5 %. Отримані залежності тривалості першого та другого етапів пуску, а також значень струму якоря на цих етапах при різних умовах: різних значеннях на-пруги в контактній мережі, температурі навколишнього середовища, тиску в пневмомережі та значенням моменту на валу двигуна після закінчення пуску. Експериментально та теоретично доведено, що в окремих випадках захист електродвигуна з допомогою теплового реле ТРВ-8,5 не забезпечується. З допомогою теплової моделі досліджені процеси нагрівання ізоляції обмо-тки якоря під час пуску та подальшої роботи електродвигуна компресора при різних можливих режимах та умовах. Результати досліджень, що отримані за допомогою математичної та тепло-вої моделей використані для програмування нового пристрою захисту електро-двигуна компресора від перенавантажень. Запропонований пристрій захисту безвідмовно протягом декількох років працює на реальному електропоїзді. RU: АННОТАЦИЯ Диссертация посвящена повышению надежности электродвигателей ком-прессоров электроподвижного состава путём обеспечения рациональных значе-ний нагревания изоляции в реальных условиях эксплуатации и усовершенство-вания системы защиты якорной цепи электродвигателя от чрезмерных токов, которые могут вызвать нагревание изоляции больше нормированных значений. Проведен анализ выхода из строя электродвигателей компрессоров на электропоездах постоянного тока серии ЭР-1, 2 по причине пробоя изоляции обмоток якоря и полюсов. Как показывает обзор литературы по теме диссерта-ционной работы, проведенный автором, до теперешнего времени влияние про-цесса пуска на нагревание изоляции обмоток якоря и полюсов в полной мере не исследовано, особенно это относится к рассмотрению процесса пуска как тако-вого. Автор, в отличие от предыдущих исследований, предлагает процесс пуска рассматривать состоящим из двух этапов. Первый этап пуска – напряжение на электродвигатель подано, а его вал не вращается в течении некоторого времени. Второй этап – вал электродвигателя трогается и начинает набирать обороты до установившегося значения угловой скорости. В работе проведено исследование по определению значений токов на каж-дом из этих этапов и влиянию длительности этапов на нагревание изоляции. Для этого вначале проведено экспериментальное исследование процессов пуска электродвигателя компрессора на реальном электропоезде путем осциллогра-фирования этого процесса с помощью современного измерительного комплекса с исользованием датчиков напряжения (тип LEM CV4-6000) и тока (тип LEM LT100-8/SP30). Для теоретических исследований автором предложена математическая мо-дель, адекватность которой подтверждена тем, что расхождение параметров, полученных путем осциллографирования и с помощью математической модели находится в пределах до 5 %. Для получения численных значений при исследо-вании процессов пуска на указанных двух этапах с помощью математической модели используется метод Рунге-Кутта-Фелберга. Получены зависимости тока якоря на первом и втором этапах пуска при разных условиях: разных значениях напряжения в контактной сети, температу-ры окружающей среды, давления в пневматической сети. Получены также зависимости длительности первого и второго этапов пус-ка от указанных условий. Установлено, что в реальных условиях эксплуатации длительность первого этапа пуска составляет от 19 до 74 мс, однако, несмотря на относительно малое значение, токи, возникающие на первом этапе, существенно влияют на эффек-тивное значение тока за всё время пуска и соответственно существенно влияют на нагревание изоляции. Так увеличение длительности первого этапа пуска до 30 % по сравнению с пуском электродвигателя при номинальном напряжении в контактной сети и нормальных внешних условиях увеличивает эквивалентный ток за всё время пуска до 9,1 %. Установлены зависимости между длительностью первого этапа и значени-ем момента на валу двигателя после окончания пуска. Экспериментальные и теоретические исследования показали, что в отдель-ных случаях защита электродвигателя с помощью теплового реле ТРВ-8,5 не обеспечивается. С помощью тепловой модели исследованы процессы нагревания изоляции обмотки якоря во время пуска и дальнейшей работы электродвигателя компрес-сора при номинальной нагрузке на его валу и при бо́льших нагрузках, что воз-можно при реальных условиях эксплуатации. Доказано, что в эксплуатации возможны режимы работы, при которых из – за перегрева изоляции срок её службы снижается до 4,8 лет, что соответствует статистическим данным. Установлена зависимость времени, за которое протекание тока определён-ного значения приводит к максимально допустимому нормированному нагре-ванию изоляции обмоток якоря от этого тока при наиболее неблагоприятной температуре окружающей среды – +40 ˚С. Эта зависимость использована для программирования предложенного автором нового устройства защиты якорных цепей на базе современных микроконтроллеров. Предложенное автором устройство защиты от перегрузок электродвигателя компрессора безотказно в течение нескольких лет работает на реальном элек-тропоезде. Проведено технико – экономическое обоснование внедрения результатов работы. EN: ABSTRACT The dissertation paper is devoted to improving the reliability of electromotor compressors of rolling stock by providing normative values of heat insulation under real operating conditions and improve protection anchor range from excessive elec-tric currents that can cause heat insulation more acceptable values. Proposed, in contrast to previous studies, the process of starting to consider as being composed of two stages. In this paper a study to determine the values of currents at each of these phases and the influence of the duration of the stages of heat insulation. For theoretical investigations of the author to proposed mathematical model, whose adequacy is confirmed that the difference between the parameters ob-tained using this model and experimentally (by oscillography) is within 5%. Dependences of the duration of the first and second stages of start-up and current values of anchor on these stages under different conditions: different values of voltage in the contact system, ambient temperature, air pressure in the pneumatic system and the value of the moment on the shaft of the electric motor after starting. Experimentally and theoretically shown that in some cases protection of the electric motor with thermal relay ТРВ-8, 5 is not provided. With the thermal model the processes of heat insulation of armature winding during start-up and subsequent operation of the electric motor of compressor for various possible modes and conditions are investigated. The research results, obtained by using mathematical and thermal models, used for programming a new protection device of electric motor compressor from overload. The proposed protection device flawlessly for several years working on real electric rolling stock.