Добірка наукової літератури з теми "Кабелі"

Статья посвящена моделированию динамического равновесия установившегося движения протяженной кабельной линии с учетом действия гидродинамических сил сопротивления и неоднородной гидростатической силы. Учитывая различные условия и глубины укладки, а также требования функционального назначения и защиты от враждебных факторов морского дна, необходимо рассмотреть широкий диапазон кабелей с различными механическими характеристиками: трехжильный кабель с одиночным бронированием 2XS2YRAA, одножильный кабель с одиночным бронированием ZS-YJQ41 и одножильный кабель с двойным бронированием – аналог GASLMLTV. Целью работы является развитие цифровой технологии по моделированию укладки подводных коммуникационных и силовых кабелей, позволяющей учитывать многочисленные физико-механические явления, имеющие место при проведении реальных морских работ. Для достижения поставленной цели работы используется программная среда Matlab Math Works с использованием разработанного комплекса программ для инженерной оценки формы и натяжения провисающего участка кабеля. Научная новизна состоит в апробации модели подводной укладки кабеля, учитывающей действие неоднородной гидростатической силы. Результаты моделирования представлены в виде формы и натяжения провисающей части кабеля при различных углах схода кабеля с движущегося судна при различных механических параметрах кабелей. Практическое значение работы состоит в повышении эффективности освоения перспективных месторождений, путем определения характеристик укладки кабеля в условиях Арктического бассейна: газовое месторождение Лудловское, газоконденсатное месторождение Ленинградское, нефтяное месторождение Медынское-море. This article studies the numerical simulation of underwater steady motion of the cable line with account of hydrodynamic water resistance forces and non-uniform hydrostatic force. It is necessary to consider distinctive types of cables due to various depths, laying conditions, functional requirements and protection requirements against adverse factors of seabed. Three-core single armoured cable 2XS2YRAA, one-core single armoured cable ZS-YJQ41 and one-core double armoured cable – analogue GASLMLTV are considered in this article. The aim of the research consists in digital technology development for underwater cable laying modeling, which allows taking into account numerous physical and mechanical features. These features occur during real marine operations for communication and power cables. Programming and numeric computing platform Matlab Math Works with developed software package is chosen as the research method. Simulation results are presented in dimensionless form for cable shape and tension for engineering purposes. The novelty of the work consists in approbation of underwater cable laying analytical model considering non-uniform hydrostatic force. Simulation results are presented for underwater cable laying during reeling from spool mounted on the vessel, moving with constant speed for distinctive types of cables. The influence of the cable run-off angle on the investigated characteristics was also considered. The practical value of the research consists in increasing of efficiency of exploration of oil, gas and condensate fields by determining underwater cable laying characteristics for perspective fields. At the end of the paper, the results of estimation of the shape and tension of the cable being laid undersea were presented for several fields at Arctic basin condition: gas field Ludlovskoe, condensate field Leningradskoe and oil field Medinskoe sea.

Актуальность. Определение основных электрических параметров нефтепогружных кабелей связано с необходимостью создания точных математических моделей станции управления системами – нефтепогружной кабель – погружной электродвигатель, в которых необходимо учитывать волновые процессы в протяженной кабельной линии, возникающие в связи с формой импульсов, генерируемых преобразователями частоты, входящими в состав современных пультов управления. Электрические параметры, такие как линейная емкость и индуктивность, не стандартизированы в технической литературе и не указываются в технических характеристиках производителями кабелей. Однако, очевидно, что создание систем управления и идентификация режимов работы ПЭД требует решения систем дифференциальных уравнений, включающих в качестве параметров заданные характеристики. Кроме того, современные концепции частотного регулирования электродвигателей, в частности погружных, указывают на то, что при работе преобразователей частоты на базе IGBT-транзисторов в сигнале питания ПЭД возникают высокочастотные перенапряжения, приводящие к появлению частичных разрядов в обмотках статора моторов. Этот факт будет усугубляться развитием более cильных полей с увеличением длины кабеля и, соответственно, большим влиянием волновых процессов на форму сигнала, подаваемого на ПЭД. Цель исследования заключается в разработке методики определения погонных электротехнических параметров нефтепогружного кабеля любых конструкций и используемых материалов. Методы: методы решения дифференциальных уравнений, полевых задач, численное конечно-элементное моделирование. Результаты. Разработана методика определения погонных ёмкостей и погонных индуктивностей жил и брони нефтепогружного кабеля, основанная на решении дифференциальных уравнений для эталонной «справочной» модели и численном моделировании идентичной конструкции в COMSOL Multiphysics® Version 5.5a. Указано, что конечно-элементное моделирование в COMSOL Multiphysics® Version 5.5a корректно и с достаточной точностью (ошибка менее 5 %) совпадает с результатами решения уравнений, приведённых в справочной литературе. Определены погонные значения ёмкостей и индуктивностей для наиболее распространённых конструкций нефтепогружных кабелей.

Актуальность исследования обусловлена необходимостью освоения природных ресурсов и расширения селитебных зон арктических регионов Российской Федерации. Развитие данных территорий криолитозоны осложняется негативным влиянием криогенных процессов на строительство и эксплуатацию линейных инженерных сооружений, в частности, на подземную прокладку кабельных линий связи. Цель: обосновать и разработать новую технологию подземной прокладки кабельных линий связи, минимизирующуювлияние негативных криогенных процессов, в частности, морозобойного растрескивания грунтов, на надежность эксплуатации, без существенного увеличения трудоемкости процесса укладки кабелей на магистральныхи селитебных участках. Объекты: магистральные и селитебные участки подземных кабельных линий связив период строительства и эксплуатации. Методы: аналитические расчеты температурного режима мерзлых грунтов с целью выбора оптимальной концентрации водного раствора этиленгликоля для создания искусственной охранной грунтовой зоны вокруг кабеля; лабораторные исследования горелых породКильдямского месторождения для оценки целесообразности их использования в качестве защитной породной зоны вокруг кабеля. Результаты. Проанализированыосновныеособенноститехнологий подземной укладки кабелей в деятельном слое многолетнемёрзлых грунтов. Показано, что основнымфактором, негативно влияющим на надежность кабельнойсвязи, является образование морозобойных трещин в деятельном слое грунта в осеннийпериод, которое приводит к повреждению оболочки, а зачастую и к полному разрушениюкабеля и необходимости его замены на больших участках. Рассмотрены и проанализированы основные способы борьбы с морозобойным растрескиванием грунтов, которые рекомендуются ведомственными инструкциями для снижения влияния морозобойного растрескивания грунтов на надежность эксплуатации линий связи при подземной прокладке кабелей. Установлено, что применяемые способы либо малоэффективны, либо экономически затратные. Предложенановая технология подземной прокладки,повышающая надежность эксплуатации кабельных линий связи при подземной прокладке на участкахморозобойного(криогенного) растрескивания грунтов. Суть новой технологии состоит в том, что во время укладки кабеля часть естественного грунта деятельного слоя заменяется породой с высокими гидрофильными свойствами(например, используют горелые породы), которую предварительно или прямо в траншее пропитывают незамерзающей жидкостью, например, раствором этиленгликоля с концентрацией, обеспечивающей талое состояние грунта на заданной глубине. Получена формула, котораяпозволяет выбратьнеобходимое для достижения целисодержаниеэтиленгликоля в водном растворе,в зависимости от глубины траншеи для укладки кабеля.Преимущество предлагаемой технологии по сравнению с используемыми в настоящее времязаключается в возможностизащищатьне только кабели, проложенные в селитебных зонах, но и большие магистральные участки кабельных линий связи, проходящие через зоны морозобойного растрескивания грунтов. Результаты экспериментальных исследований на опытном участке прокладки кабеля показали достаточную степень надежности предлагаемой технологии. В течение пяти лет наблюдений на опытном участке повреждений кабеля не было, хотя морозобойные трещины появлялись в осенне-зимний период регулярно.

Однойиз проблем обеспечения надежности и долговечности ОК (ОК —оптический кабель) является сравнительно высокая хрупкость оптического волокна, котороечувствительнок различного рода воздействиям и нагрузкам: влаге, температуре, кабелей микроизгибами радиации. С полуанов течениемкабелей временипод воздействием personik внутреннихи barnoski внешнихфакторов в ОВ(ОВ–оптическое волокно)относительная происходитниже развитиемикротрещин, оболочку приводящеек меняется возникновениюобрывов. fibers Однимиз исследования наиболееперспективных поэтому подходовк имеют измерениюнатяжных optical волоконс оптического практическойточки рабочих зренияпайда являетсяиспользование barnoski методаjensen бриллюэновскойрефлектометрии.В заключение даннойчастота работеприведен оптического анализнатяжения методарефлектометриив приводит волоконно-оптическихлинияхсвязи.каждой Оптикалық кабельдің сенімділігімен jensen беріктігінқамтамасыз ету монтажа проблемаларының погрешность бірі–ҽртҥрлі ҽmicrobending серлермен зарубежная жҥктемелергесезімтал izmer оптикалық талшылықтыңсалыстырмалы brillouin тҥрдевнутри жоғарысынғыштығы: благодаря ылғал, кабели температура, микробҧйымдар монтаже жҽнеhartog сҽулелену. Уақыт ҿте бриллюэновском келеікабелей шкі жҽне внешним сыртқыreflectometry факторлардың ҽсерінен рассения ОМ-демостах микрокрактардамып, ҥbarnoski зілістердің determination пайдаболуына ҽрассеянии келеді. спецификации Кернеуталшықтарын предупредить практикалық монтаже тҧрғыданҿлшеудің ең brillouin перспективалыкабели тҽсілдерінің бірі–Бриллюэнкабелей рефлектометрияҽдісін қолдану. Бҧлproblemy жҧмыстаталшықты–оптикалық кабелей байланысjensen желілеріндегі рефлектометрия ҽрефлектометре дісінармирующей талдаймыз.

Ссылка для цитирования: Леонов А.П., Солдатенко Т.М. Оценка срока службы изоляции кабельных изделий для систем питания и управления горношахтного электрооборудования // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. – 2022. – Т. 333. – № 1. – С. 113-120. Актуальность исследования обусловлена повышением требований к эксплуатационным свойствам гибких кабелей, применяемых в системах питания и управления горношахтного электрооборудования. Основным направлением, обеспечивающим улучшение свойств, является применение новых электроизоляционных материалов. На сегодняшний день шахтные кабели изготавливаются преимущественно с изоляцией из резины. Перспективным решением в плане совершенствования конструкций гибких шахтных кабелей является применение этиленпропиленовой резины, обладающей более высокой нагревостойкостью по сравнению с применяемыми резинами на основе хлоропренового и бутилкаучука. Повышение допустимой температуры нагрева токопроводящих жил позволит повысить передаваемую мощность, высокие значения тока термической устойчивости при коротком замыкании с обеспечением требуемой гибкости. Практическое применение кабелей нового типа в системах горношахтного электрооборудования невозможно без экспериментального подтверждения ресурсных характеристик. Отсутствие в технической литературе рекомендаций по проведению подобных испытаний определяет необходимость исследований, позволяющих прогнозировать срок службы гибких кабелей с учетом изменения физико-механических свойств этиленпропиленовой резины. Цель: разработать методику и определить срок службы гибких кабельных изделий с изоляцией из этиленпропиленовой резины для систем питания и управления горношахтного электрооборудования. Объект: гибкий шахтный кабель, изоляция, этиленпропиленовая резина, физико-механические свойства, энергия активации, срок службы. Методы: экспериментальные методы оценки физико-механических свойств и теплостойкости полимерных материалов; математические методы решения нелинейных систем уравнений и статистический анализ результатов испытаний. Результаты. Разработана методика определения срока службы кабелей с изоляцией из этиленпропиленовой резины, основанная на методе прогнозирования изменения физико-механических свойств с учетом энергии активации Ea процессов термической деструкции. Определен срок службы гибких шахтных кабелей с учетом температуры.

Розроблено метод вимірювання часткових ємностей і тангенсу кута діелектричних втрат окремих компонентів кабельних виробів, які знаходяться в експлуатації на енергетичних об’єктах. Цей метод ґрунтується на проведенні прямих вимірювань компонентів ізоляції окремо з подальшою оцінкою всієї конструкції в цілому. Цей метод дає можливість оцінити більш детальніше стан ізоляції кабелів, так як жили, екрани, металеві оболонки використовуються в якості електродів – для локалізації зондуючого елек-тромагнітного полю в визначених частинах кабелю: переважно в фазної та поясної ізоляції силових кабелів, в ізоляції жил або в меж фазному просторі контрольних кабелів. Тоді, порівнюючи характеристики виокремлених областей ізоляції між собою та з базовими виробами, які пройшли прискорені ресурсні випробування, аж до досягнення граничного стану, робимо обґрунтований висновок о поточному стані кабельного виробу. Значення часткових ємностей ізоляції жил кабелю повинно бути приблизно одного порядку, якщо значення суттєво різняться, то стан ізоляції наближається до критичного, що може призвести до виникнення надзвичайної ситуації. В роботі запропонований спосіб зменшення похибки вимірювань, який обмежує область використання прямої схеми тільки в тих випадках, коли ємність вимірюваного проміжку набагато вище, ніж ємність паразитних ланцюгів Дослідження на постійному струмі виконується приладами з трьома клемами: дві – вимірювальні, третя – екрануюча – для відводу від вимірювального ланцюга зайвого струму. Ізоляційний проміжок під’єднується до вимірювальних клем, а всі інші жили кабелю та екрани – до екрануючої клемі приладу. В роботі запропонована схема вимірювань, застосування якої дозволило зменшити шунтуючі ємності на 1000 пФ. Результати такого контролю дозволять виявити області параметрів, найбільш чутливі до процесів старіння кабелів, що призведе, у свою чергу, до запобігання надзвичайним ситуаціям, які могли б виникнути на об'єктах енергетики

Рассмотрены возможные сценарии прогноза срока службы оптического кабеля на введенной в эксплуатацию линии связи при использовании рекомендуемой в нормативных документах модели, описывающей взаимосвязь срока службы и вероятности повреждения оптического волокна в кабеле.

В марте текущего года к исполнению обязанностей директора Иностранного общества с ограниченной ответственностью "СОЮЗ-КАБЕЛЬ" – производителя волоконно-оптического кабеля (ВОК), располагающегося в г. Витебске (Республика Беларусь), приступил Иван Алексеевич Замятин. Сегодня высококачественная продукция, выпускаемая этой витебской компанией под товарным знаком "Интегра-Кабель", пользуется заслуженным спросом не только в Российской Федерации, но и практически на всем постсоветском пространстве, включая входящие в Европейский Союз страны Балтии. По итогам 2018 года компания достигла одного из лучших показателей по приросту выпуска ВОК среди предприятий, представляющих статистику в НП "Ассоциация "Электрокабель", – 45,9% к уровню 2017 года. Об истории, сегодняшнем дне и перспективах развития ИООО "СОЮЗ-КАБЕЛЬ" И.А.Замятин рассказал в интервью шеф-редактору "ПЕРВОЙ МИЛИ".

Актуальность. Нефтепогружной кабель предназначен для передачи электрической энергии от источника энергии к погружным электродвигателям установок добычи нефти. Амплитудно-частотная характеристика ненагруженного кабеля отличается резонансными пиками, локализованными в более узкой полосе частот, наличие которых позволяет корректно провести оптимизацию порядка редуцированной модели кабельной линии на основе критерия минимума ошибки. Основными способами математического описания модели нефтепогружного кабеля являются системы обыкновенных дифференциальных уравнений и системы дифференциальных уравнений в частных производных. Первый способ математического описания модели нефтепогружного кабеля, состоящей из одного элементарного четырехполюсника с продольной активно-индуктивной и поперечной активно-емкостной составляющими, позволяет произвести расчёт баланса мощностей и расчёт передачи энергии на первой гармонике, с учетом потерь на омическом (активном) сопротивлении, а также потерь в изоляции кабеля. Применение математической модели, состоящей из одного элементарного четырехполюсника, недопустимо для более сложных задач, таких как диагностика места повреждения кабеля, идентификация и оценивание параметров погружного двигателя на основе наземных измерений, управление переходным процессом погружного двигателя при пуске и других. Второй способ математического описания модели нефтепогружного кабеля основывается на «телеграфных» уравнениях в форме системы дифференциальных уравнений в частных производных. Основное достоинство такой математической модели заключается в повышенной точности анализа специфических режимов, присущих длинным электрическим линиям, таких как прямые и обратные волны, резонансные явления, возникающие при взаимном обмене энергией между электрической и магнитной компонентой электромагнитного поля и т. д. К недостаткам можно отнести технические трудности совмещения математической модели кабеля на основе системы дифференциальных уравнений в частных производных и математической модели погружного двигателя на основе системы дифференциальных уравнений в нормальной форме Коши. Также модели длинных электрических линий на основе «телеграфных» уравнений на практике крайне сложно реализовать в микроконтроллере для использования в системах реального времени, построенных на основе цифровых сигнальных процессов. С точки зрения применения динамических моделей в цифровых системах реального времени, актуальным является переход от математической модели кабеля с распределенными параметрами к математической модели кабеля с сосредоточенными параметрами, т. е. к четырехполюсникам. В то же время при таком переходе недопустимо применять математическую модель, представленную одним звеном, так как возникают неприемлемые несоответствия между работой реального объекта и математической моделью этого объекта. Это, в свою очередь, не позволяет достоверно отобразить процессы, протекающие в кабеле при питании от частотного преобразователя. Применение модели с практически бесконечным числом четырехполюсников не является целесообразным, так как расчет такой модели займет большое количество процессорного времени, что недопустимо в системах реального времени и нивелирует преимущества перехода от математической модели с распределенными параметрами. Учитывая сказанное, определение оптимального порядка редуцированной динамической модели ненагруженного нефтепогружного кабеля на основе аппроксимации его амплитудно-частотной характеристики является актуальной, научной и практически значимой задачей. Цель: разработка методики определения минимально необходимого и достаточного количества звеньев редуцированной динамической математической модели нефтепогружного кабеля с сосредоточенными параметрами для использования с заданной точностью в переходных и установившихся режимах работы. Методы: системы дифференциальных уравнений в нормальной форме Коши, системы дифференциальных уравнений в частных производных, нелинейные алгебраические уравнения, метод Крамера, численные методы, теория четырехполюсников, теория длинных линий с распределенными параметрами, метод пространства состояний, методы частотного анализа, методы оптимизации. Результаты. Получена редуцированная динамическая модель, состоящая из минимально необходимого и достаточного количества четырехполюсников, позволяющая с заданной точностью провести анализ переходных и установившихся электромагнитных процессов по длине кабельной линии и при различных формах напряжения на входе. Полученная редуцированная модель применима для задач идентификации параметров кабеля, диагностики целостности электрических цепей, определения характера распределения напряжений по длине кабельной линии. Полученная редуцированная динамическая модель позволяет оценивать весь спектр динамических режимов работы в отличие от модели прототипа. Разработанная редуцированная динамическая модель погружного кабеля, описанная в обыкновенных дифференциальных уравнениях, представлена в удобной форме записи математического описания кабеля как подсистемы электротехнического комплекса установки электроцентробежного насоса.

В начале 2019 года ООО "Сарансккабель-Оптика", известное как ведущий российский изготовитель оптических кабелей и грозотросов, организовало выпуск LAN-кабеля (кабеля типа "витая пара") во вновь построенном для этой цели цехе. Производство оснащено самым современным технологическим и измерительным оборудованием.

Грязний, Я. І. Частотні характеристики коаксіальних збірок : випускна кваліфікаційна робота / Я. І. Грязний ; керівник роботи А. І. Сатюков ; НУ "Чернігівська політехніка", кафедра електричної інженерії та інформаційно-вимірювальних технологій. – Чернігів, 2021. – 61 с.
В роботі зроблено огляд основних типів ліній передач діапазону надвисоких частот (НВЧ). Окрему увагу приділено коаксіальній лінії. Наведені довідкові дані по коаксіальних кабелях та роз'ємах (конекторах) на основі яких виготовляються коаксіальні збірки. Зроблено аналіз методів вимірювання втрат в таких елементах НВЧ тракту. Проведено вимірювання рівня затухання сигналу в коаксіальних збірках, які найбільш часто використовуються для складення НВЧ тракту при проведенні радіовимірювань. Результати вимірювань проаналізовані та зроблені висновки по оптимізації використання коаксіальних збірок.

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.

Метою роботи є розробка вимірювача основних параметрів кабелів зв’язку радіолокаційного типу. Проект присвячений вивченню принципів побудови вимірювачів основних параметрів кабелів зв’язку, розробці структурної та принципової схем пристрою з використанням сучасної елементної бази, розрахунку основних вузлів пристрою. Проект складається з трьох розділів. В першому розділі зроблений огляд сучасних методів побудови вимірювачів неоднорідностей кабелів зв’язку. Розглянуті можливості автоматизації і підвищення точності таких вимірювань. Другий розділ присвячений розрахунку структурної схеми пристрою, а також вибору принципових схем складових блоків. Визначенні вхідні і вихідні параметри структурних блоків. Проаналізовані особливості мікроконтролерів з ядром ARM7TDMI. У третьому розділі дана характеристика моделі визначення основних параметрів кабелів зв’язку, проаналізовані похибки традиційного методу вимірювань погонних параметрів кабелів зв’язку, розглянута завадостійкість кабелів зв’язку. Оцінена пропускна спроможність кабелів зв’язку. Розглянуті засоби розробки апаратного і програмного забезпечення, налагодження і тестування системи. Проаналізовані засоби розробки програмного забезпечення.

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 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.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) за спеціальністю 05.09.05 – теоретична електротехніка. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2019. Дисертація присвячена розвитку методів вирішення задачі фізико-математичного моделювання та розрахунку магнітного поля (МП) високовольтних трифазних кабельних ліній (КЛ), виконаних з одножильних кабелів, при двосторонньому заземленні їх екранів. Для високовольтної трифазної КЛ запропоновано фізико-математичну модель, що дозволяє виконувати розрахунок МП КЛ і струмів в екранах за будь-якої схеми прокладання кабелів. Отримано вирази для коефіцієнта екранування МП КЛ при прокладанні кабелів "у площині" і "у трикутник" та, з використанням перетворення Кларк, наближений компактний вираз при прокладанні кабелів "у площині", похибка якого не перевищує 5%. Теоретично обґрунтовано та експериментально підтверджено можливість 2-4-кратного підвищення коефіцієнта екранування МП КЛ при двосторонньому заземленні екранів кабелів шляхом охоплення кабелів КЛ феромагнітними осердями. Отримано вирази для розрахунку коефіцієнта екранування в залежності від параметрів феромагнітних осердь, параметрів кабелів і схеми їх прокладання. Виконано верифікацію запропонованої фізико-математичної моделі та розрахункових співвідношень шляхом чисельного моделювання та на основі експерименту. Розроблено методику розрахунку МП КЛ та діючих значень струмів в екранах при двосторонньому заземленні власних екранів кабелів.
Thesis for scientific degree of candidate of technical sciences (Ph.D.), specialty 05.09.05 – theoretical electrical engineering. – National Technical University "Kharkiv Polytechnic Institute", Kharkiv, 2019. The thesis is devoted to the advancement of methods of physico-mathematical simulation and calculation of the magnetic field created by the high-voltage three-phase cable lines consisting of single-core cables with two-point bonded cable shields. The current tendency of the development of city electric networks implies an increasingly widespread use of three-phase high-voltage cable lines performed by ingleconductor cables with cross-linked polyethylene insulation. However, the cable line magnetic field can exceed the reference level for the population (0.5 μT for living space and 10 μT for an urban area). Therefore, when designing cable lines it is mandatory to calculate accurately their magnetic field using existing regulation documents and analytical solutions based on known methods. At the same time, in the case of two-point bonding, the cable shields form closed loops in which longitudinal currents are induced. These currents create an additional magnetic field that substantially changes the initial cable line magnetic field, that must be taken into account. The problem of simulation of the magnetic field of the cable line with two-point bonded cable shields can be solved numerically. However, analytical methods are more affordable for cable line designers. Also, these methods produce results with a transparent physical interpretation. However, the analytical methods of solving these problems are insufficiently studied. This is due to the lack of theoretically based methods for determining the complex amplitude of currents in the shields of three-phase cable lines and the methods of magnetic field simulating at any arrangement of phase cables. In the thesis, the features of a three-phase cable line with two-point bonded shields as the source of the magnetic field are investigated. It is shown that correct methods of calculating the magnetic field of cable lines can be created only if the currents in cable shields, which are inductively connected with the currents in cable cores, are determined. The analysis of electromagnetic processes in a three-phase cable line with two-point bonded shields based on the method of complex amplitudes is carried out. A generalized physico-mathematical model of the magnetic field of cable lines is developed. It allows to calculate the electric currents induced in shields of cables and to determine the magnetic field distribution for the arbitrary arrangement of cables. The exact expression for the magnetic field shielding factor for the trefoil cable line with two-point bonded shields is obtained. Using the Clark transformation, a simplistic expression for the magnetic field shielding factor is received for the flat cable line with twopoint bonded shields. Its error is within 5%. The possibility of the magnetic field shielding factor 2-4 times increase by ferromagnetic cores installed on cables is justified theoretically and experimentally. In this case the shielding factor depends on parameters of ferromagnetic cores, parameters of cables and their arrangement. The respective expressions for the shielding factor are obtained for trefoil and flat cable lines. The verification of the proposed physico-mathematical model and analytical expressions is performed by numerical simulation and experimentally. Methodologies of the magnetic field and root-mean-square shield currents calculating for the cable line with two-point bonded cable shields are developed.