Ключові слова
cross-linked polyethylene (XLPE) insulation
fire-resistant coating
fire
temperature field
service life of cable
experimental installation
computer analysis силовий кабель
зшито-поліетиленова (ЗПЕ) ізоляція
вогнезахисне покриття
пожежа
температурне поле
робочий ресурс кабелю
експериментальна установка
комп’ютерний аналіз
Як цитувати
Анотація
Роботу присвячено чисельному та експериментальному дослідженню електромагнітних та теплових процесів в силовому кабелі в аварійних умовах у разі виникнення пожежі. Розглядається два режими роботи: 1) коли кабель знаходиться в приміщенні із високою температурою та на певній відстані від зони пожежі і 2) коли він знаходиться безпосередньо під дією прямого полум'я. Для дослідження першого режиму було розроблено комп’ютерну модель та розраховано температурне поле в силовому кабелі з полімерною ізоляцією, що працює в зоні із високою температурою. Запропоновано і вивчено теплові процеси в кабелі у разі встановлення на його центральній ділянці вогнезахисного екрану різної товщини. Встановлено два основних фактори щодо використання такого екрану: час стійкої надійної роботи кабелю у разі пожежі поступово зростає зі збільшенням товщини екрану, в той час як у разі роботи у штатному режимі, через погіршення умов охолодження, температура ізоляції на ділянці кабелю із екраном зростає зі збільшенням товщини екрану. Ці фактори необхідно враховувати у разі застосування і вибору розміру екрану. Задля дослідження другого режиму проведено експериментальне дослідження процесів руйнування силового кабелю в умовах, наближених до пожежі – коли кабель знаходиться безпосередньо під прямою дією полум’я. Визначено час від початку пожежі, впродовж якого робоча ізоляція кабелю зберігає свої властивості, і він внаслідок цього спроможний здійснювати електроживлення навантаження. Цей час для зразка, що досліджувався, складає 15 хв. Бібл. 17, рис. 10.
Посилання
Fire-resistant cable market size, share, trend, forecast, competitive analysis, and growth opportunity: 2023–2028. URL: https://www.stratviewresearch.com/751/fire-resistant-cable-market.html (accessed at 10.03.2025)
Fire-Resistant Cable Market. January 2024. URL: https://www.persistencemarketresearch.com/market-research/fire-resistant-cable-market.asp (accessed at 10.03.2025)
Bezprozvannikh G.V., Mirchuk I.A. Synthesis of technological сonditions for cooling and radiating impregnation of cable insulation. Kharkiv: TOV Drukarnya Madrid, 2021. 179 p. (Ukr)
Xu J.C., Ou H.X., Shan X.Y., Liu B., Jiang J.C., Xu G.G. Investigation of novel intumescent flame retardant low-density polyethylene based on SiO2@MAPP and double pentaerythritol. Journal of Applied Polymer Science. 2020. No 137 (11). P. 49242. DOI: https://doi.org/10.1002/app.49242.
Yan Li, Leijie Qi, Yifan Liu, Junjie Qiao, Maotao Wang, Xinyue Liu, Shasha Li. Recent advances in halogen-free flame retardants for polyolefin cable sheath materials. Polymers. 2022. No 14. P. 2876. DOI: https://doi.org/10.3390/polym14142876.
Zolotaryov V.V., Chulieieva O.V., Chulieiev V.L., Kuleshova T.A., Suslin M.S. Influence of doping additive on thermophysical and rheological properties of halogen-free polymer composition for cable insulation and sheaths. Electrical Engineering & Electromechanics. 2022. Issue 2. Pp. 35–40. DOI: https://doi.org/10.20998/2074-272X.2022.2.06.
Fangrat J., Kaczorek-Chrobak K., Bartłomiej P. Fire behavior of electrical installations in buildings. Energies. 2020. No 13(23). P. 6433. DOI: https://doi.org/10.3390/en13236433.
Porowski R., Kowalik P., Ramiączek P., Bąk-Patyna P., Gawdzik J. Application assessment of electrical cables during smoldering and flaming combustion. Applied Sciences. 2023. No 13(6). P. 3766. DOI: https://doi.org/10.3390/app13063766.
Makarov E.F. Handbook on electrical networks 0.4–35 kV and 110–1150 kV. Vol. 3. Moskva: Papirus-Pro, 2004. 688 p. (Rus)
Shcherba A.A., Zolotaryov V.M., Peretyatko Yu.V., Podoltsev A.D., Kucheryavaya I.N., Ershov S.E. Optimization of electrophysical processes for the creation of domestic technologies for the production of high-reliable cables for voltages up to 330 kV with solid polymer insulation. Pratsi Instytutu elekrtodynamiky NAN Ukrainy. 2009. Vyp. 23. Pp. 137–147. (Rus)
Shcherba A.A., Podoltsev O.D., Kucheriava I.M. Electric field of semiconducting screen in power cable with polymer insulation taking into account structural inhomogeneities. Tekhnichna elektrodynamika. 2024. No 5. Pp. 3–11. DOI: https://doi.org/10.15407/techned2024.05.003. (Ukr)
Meshchanov G.I., Kholodny S.D. Physical and mathematical model for the combustion process of electric cables during group laying. Kabeli i provoda. 2007. No 4 (305). Pp. 10–14. (Rus)
Comsol multiphysics modeling and simulation software. URL: http://www.comsol.com/ (accessed at 22.02.2025)
Stolovich N.N., Mynytskaia N.S. Temperature dependences of the thermophysical properties of some metals. Minsk: Nauka i tekhnika, 1975. 160 p. (Rus)
Ovsienko V.L. Study of nonlinear thermal fields in high-voltage cables with polymer insulation. Kabeli i provoda. 2000. No. 4. Pp. 26–29. (Rus)
Kuchling H. Handbook on physics. Moskva: Mir, 1985. 520 p. (Rus)
Peschke E., Olshausen V. Cable Systems for High and Extra-High Voltage. Publicis MCD Verlag, 1999. 296 p.
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Авторське право (c) 2025 Array