Главная >> Применение >> Типовые примеры >>

Длина ремонтной вставки кабеля при дуговом однофазном замыкании

кабель, однофазное замыкание на землю, кабельная линия 20 кВ, дуговое замыкание, ремонтная вставка кабеля, продольное распространение тепла

Глазунов Кирилл Геннадьевич, магистрант кафедры «Электрические станции», НИУ «МЭИ», г. Москва

Если основная защита от однофазного замыкания не срабатывает из-за переходного сопротивления в месте повреждения, дуга продолжает гореть до срабатывания резервной защиты по напряжению нулевой последовательности — нормативно до 2 ч.
За это время тепло от дуги распространяется вдоль кабеля по жиле и экрану, необратимо повреждая изоляцию на значительном протяжении. Длину этого участка необходимо знать заранее, чтобы определить размер ремонтной вставки — вырезаемого и заменяемого при ремонте отрезка кабеля.

Тип задачи
Плоско-параллельная задача нестационарной теплопередачи.

Геометрия
Продольное (вдоль оси) сечение однофазного бронированного кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена, проложенного в грунте.

Дано
Начальная температура жилы кабеля +90 °C.
Температура дугового столба в месте замыкания — 6000 °C.
Сечение жилы 240 мм² (кабель АПвПнг-1х240/50-20).
Время горения дуги до срабатывания резервной защиты t = 2 ч.
Теплопроводность окружающего грунта λ = 0,6 Вт/(К·м).
Температура пиролиза сшитого полиэтилена T = 250 °C.

Задача
Определить длину участка кабеля вдоль его оси, на котором изоляция необратимо повреждается за время горения дуги, а также время остывания кабеля после отключения повреждённого участка.

Решение
Дуга прогревает кабель одинаково в обе стороны от места повреждения, поэтому расчёт выполнен только для одной половины кабеля. Граница z = 0 является осью симметрии теплового потока.
Длина участка, подлежащего замене ремонтной вставкой, определяется по точке, где температура изоляции превышает температуру пиролиза T.

Результат
За 1 ч горения дуги повреждение изоляции произойдет на участке длиной 1.8 м, а за 2 ч — на участке длиной 3.1 м.

• Видео: Переход однофазного замыкания в кабеле в межфазное короткое замыкание (продольная модель, вторая часть)
  
• Глазунов К.Г., Гусев О.Ю., Гусев Ю.П., Переход однофазного замыкания в кабельных линиях напряжением 20 кВ в междуфазное короткое замыкание // Энергоэксперт, № 2, 2025.
• Скачать файлы задачи