·  Квалификация авторского коллектива: в реализации данного проекта участвует 16 сотрудников, из которых 11 талантливых, перспективных и молодых специалистов в возрасте до 30 лет, которые заканчивают или закончили ВУЗы Санкт-Петербурга. Так же в реализации данного проекта участвуют сотрудники имеющие ученые степени: доктор химических наук; доктор технических наук; кандидат технических наук, и сотрудники совмещающие свою основную работу с учебой в аспирантуре.

·  Члены коллектива являются авторами более 100 публикаций в активно цитируемых журналах и более 200 научных трудов посвященных исследованию и разработке материалов на полимерной основе, а также более 200 работ посвященных расчетов электромагнитных полей и цепей, оптимизация характеристик электромагнитных устройств, работы опубликованы в российских и зарубежных рецензируемых периодических изданиях. Имеют авторские свидетельства на изобретения и патенты на полезные модели.

·  У членов авторского коллектива имеются ряд реализованных проектов с ALCATEL, NASDA (космическое агентство Япония) проекты с российскими заказчиками (Электросила, ИВТАН, Позитрон, НИИ ТВЧ, НИИПТ) и др.

3.Срок исполнения (начало/окончание)

Работы по данному проекту уже начаты. Сформирована команда, проведены патентные исследования, проведены необходимые теоретические расчеты, по данным расчетов разработаны чертежи макета стресс-конуса, главного элемента соединительных кабельных муфт для линий электропередачи на напряжение 110 кВ. Ориентировочный срок окончания опытно - конструкторских работ - 2013 год.

4. Область применения разработки

Мировые тенденции развития кабельных энергораспределительных сетей высокого напряжения в течение последних десятилетий направлены на внедрение кабелей с теплостойкой экструдированной изоляцией (сшитый полиэтилен ) и замену ими маслонаполненнх кабелей и кабелей с бумажной пропитанной изоляцией. В настоящее время в промышленных развитых странах Европы и Америки практически 100% рынка силовых кабелей занимают кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена. Замена маслонаполненных кабельных изделий и кабельных изделий с бумажной пропитанной изоляцией на кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена влечет за собой и замену кабельной арматуры (кабельные соединительные и концевые муфты).

К перспективным, отличающимися высоким качеством изделиям, относятся соединительные и концевые муфты, основной элемент (трубка - регулятор электрического поля) которых изготовлен из силиконовой резины. Соединительные и концевые муфты на высокое напряжение получили широкое использование в электроэнергетике в качестве соединения и оконцевания подземных кабельных линий электропередачи.

На сегодняшний день есть дополнительный стимул к развитию этого рыночного сегмента (рынок кабеля с соединительными и концевыми муфтами на высокое напряжение) в связи с огромной потребностью в кабеле на 110 кВ, которая прогнозируется в связи с решением в Москве и Санкт-Петербурге заменить воздушные линии электропередачи (ЛЭП) подземными кабельными линиями. При этом оцениваемая емкость рынка Москвы составляет 1 360,00 км, Санкт-Петербурга – 1 870,00 км. Ориентировочная потребность в муфтах на 1 километр 3-х фазной кабельной линии составляет: концевых муфт - 6 компл..; соединительных муфт от 3 до 9 компл. Таким образом, ориентировочно для укомплектования кабельных линий на напряжения 110 кВ при монтаже требуется:

- концевых кабельных муфт - более 20 000 комплектов

- соединительных кабельных муфт - более 30 000 комплектов

В настоящее время внутренний российский рынок соединительных и концевых муфт из силиконовой резины для кабельных изделий на напряжения 110 кВ. и выше занимают импортные фирмы-производители, такие как: ф. Nexans (Франция); ф. 3М (Америка); ф. ABB Kabeldon ( Швеция); ф. Raychem (Германия); ф. Woer (КНР). Производители отечественных соединительных и концевых муфт холодной усадки для высоковольтных кабелей на рынке в данном секторе неизвестны. Данная продукция является совсем новым направлением для российских разработчиков и производителей, так как соединительные и концевые муфты в основном изготавливались и изготавливаются по разработанной старой технологии для маслонаполненных кабелей.

Тем самым рынок становится привлекательным для научно-исследовательских, опытно-конструкторских работ и освоения производства изделий

5. Цель разработки и ожидаемые результаты

Основной целью авторского коллектива Научно-Технического Центра «СП-Лайн» является проведение НИОКР по разработке и постановке на производство с последующей реализацией соединительных и концевых муфт из силиконовой резины для кабельных линий на напряжение 110 кВ и выше, тем самым заменить импортные поставки изделий на отечественные. При этом, планируемая средняя цена нашей продукции, будет ниже продукции конкурентов примерно на 17 - 20 %, при превосходящих технических параметрах.

Для достижения поставленной цели, в первую очередь, планируется разработать главный элемент кабельных муфт трубку-регулятор (элемент управления полем), который содержит электрически изолированный трансформирующий слой особого профиля для преобразования неравномерно напряженного электрического поля, распространяющегося от соединителя, в равномерно напряженное электрическое поле, распространяющееся от внешней поверхности трансформирующего слоя.

Трансформирующий слой особого профиля элемента расположен между первым и вторым слоями изоляционного покрытия и выполнен из полупроводящей резины по специально разработанной рецептуре.

Данный слой особого профиля в трубке-регуляторе предотвращает возможность электрического пробоя между токоведущими жилами, а также между токоведущей жилой и металлическим экраном. Благодаря слою особого профиля, соединительная муфта сглаживает броски напряженности электрического поля в области соединения кабелей.

Конкретизация профиля (геометрической конфигурации) элемента управления полем в сочетании с определёнными физическими свойствами материала (ноу-хау НТЦ СП-Лайн), из которого этот элемент изготавливается, составляет новизну данной работы.

Геометрические размеры и форма поперечного сечения трубки регулятора, ориентация трубки-регулятора относительно места обрыва экрана, а также соотношение между составляющими тензора электрической проводимости трубки-регулятора, выбираются расчётным путём, в результате решения многопараметрической оптимизационной задачи с помощью специализированного пакета прикладных программ. (Специализированный пакет прикладных программ является разработкой российских ученых).

Анализ результатов математического моделирования поля в изоляции муфты, с целью наиболее эффективного преобразования неравномерно напряжённого электрического поля в равномерно напряжённое, показал наиболее оптимальные физические свойства материала и геометрическую конфигурацию предлагаемого изделия.

Кроме того, изготовление элемента управления полем (регулирующего слоя) изоляционного тела муфты по разработанной технологии (ноу-хау «СП-Лайн») оказывается менее трудоёмким. Монтаж муфты на кабеле осуществляется на основе принципа холодной усадки.

Предлагаемый способ выравнивания электрического поля позволяет увеличить его равномерность в сравнении с альтернативными решениями и снизить максимальные значения напряжённости поля в месте обрыва экрана не менее, чем на 15%.

Ожидаемый результат, описание, основные технические параметры, преимущества в сравнении с существующими аналогами.

Конструкция и материал разрабатываемого изделия составляют предмет новизны и обеспечивают преимущества по отношению к существующим аналогам. При математическом моделировании муфты была решена серия задач с целью оптимизации геометрии и физических свойств трубки-регулятора, главного элемента муфты. (см. Научно-техническую часть проекта в прикрепленном файле)

Проведены расчёты распределения электрического поля в концевой разделке кабеля с поперечным сечением токоведущей медной жилы 400 кв. мм., с изоляцией из сшитого полиэтилена. Между жилой и экраном приложено испытательное напряжение 38 и 110 кВ промышленной частоты 50 Гц. На рис.4 приведены графики зависимости E(х) при различных конфигурациях трубки регулятора при фиксированных значениях относительной диэлектрической проницаемости и определённого соотношения между составляющими тензора электрической проводимости композиционного материала трубки – регулятора на основе силиконовой резины. Характер анизотропии, т. е соотношение между х-ой и y-ой составляющими тензора проводимости (задача двухмерная) выбирался из результатов предварительного анализа (расчётным путём) влияния проводящих свойств на характер поля.

Графический материал, иллюстрирующий оптимальный вариант (см. Научно-техническую часть проекта в прикрепленном файле)

Проведённые расчёты демонстрируют преимущества использования комбинированного метода снижения неравномерности распределения электрического поля по длине разделки, основанного на сочетании свойств материала трубки-регулятора и её геометрии. Подтверждаются преимущества применения в качестве материала трубки-регулятора силиконовой резины с наполнением сажей с анизотропными свойствами по проводимости и постоянным значением диэлектрической проницаемости. По результатам расчётов максимальные напряжённости электрического поля на границе раздела «изоляция кабеля – полупроводящий экран» в месте обрыва экрана не превышают значений 5 кВ/мм. При этом температурный режим при рабочих токах обеспечивает температуру жилы ≤ (90± 2)°С.

Сравнительные данные для основных технических характеристик кабельных муфт:

1. Технические характеристики кабельных муфт ф. «TYCO EL»

• Частичный разряд при температуре от+95°Сдо+100°С - 20 пКл;

• Пробой при импульсном напряжении (грозовой импульс 1,5/50) - 1050 кВ;

• Пробивное напряжение, 50 Гц - 250кВ

2. Ожидаемые технические характеристики кабельных муфт «СП-Лайн»

• Частичный разряд при температуре от+95°Сдо+100°С - 10 пКл;

• Пробой при импульсном напряжении (грозовой импульс 1,5/50) - 1200 кВ;

• Пробивное напряжение, 50 Гц - 320кВ

6. Обоснование необходимости разработки

Обоснование необходимости проведения НИОКР.

Проведение научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ необходимо для разработки опытного образца кабельной линии, в составе которой будут испытаны опытные образцы соединительных муфт, эскизы которых уже подготовлены по результатам комплексных расчётов электрических и тепловых режимов с помощью специализированного комплекса прикладных программ ELCUT 5.7, экспериментального подтверждения работоспособности предлагаемого устройства. Перед этим необходимо провести испытания уже существующего лабораторного макета кабельной линии с использованием предлагаемых новых технических решений для муфт, равно как и испытания макета самой муфты, которые должны подтвердить результаты проведённых расчётов и целесообразность дальнейшего развития подобного рода устройств, показать, наряду с результатами расчётов, преимущества таких устройств перед существующими аналогами.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3