Ученые разработали новый метод предсказания качества изоляции кабелей

Силовые кабели с напряжением от 6 до 35 кВ являются важной частью энергоснабжения для различных объектов, таких как промышленные предприятия и жилые районы. Их прокладывают под землёй и водой, и они подвергаются значительным электрическим, механическим и температурным нагрузкам. Надежность изоляции таких кабелей критически важна для обеспечения энергетической безопасности, так как их повреждения могут привести к массовым авариям, часто вызывая отключение электроснабжения в городах.

Степень сшивки полиэтиленовой изоляции оказывает значительное влияние на долговечность кабеля. В процессе его производства в полиэтилен добавляют пероксид, который под действием тепла создает прочные химические связи между молекулами материала. Однако контролировать этот процесс достаточно сложно из-за большого количества переменных, включая геометрию кабеля, толщину изоляции, температурный режим и скорость изолирования, а также отличия в химическом составе используемого сырья от разных поставщиков. Толщина изоляции может вызывать неоднородности в температурном поле внутри кабеля, что негативно сказывается на равномерности сшивки.

Ранее ученые ПНИПУ разработали математическую модель, отражающую, как температура и форма кабеля влияют на равномерность сшивки. Теперь эта модель была успешно интегрирована в промышленное программное обеспечение, что позволяет воссоздавать производство в цифровом формате. Основой модели стали экспериментальные данные, полученные с помощью ротационного реометра при температурах в диапазоне от 160 до 200 °C, что соответствует реальным условиям на производстве.

«Мы учли все важные параметры, которые могут изменяться в процессе, и провели множество виртуальных экспериментов. Сравнение с реальными данными при стандартных условиях показало совпадение на уровне 95%, что подтверждает точность нашей модели», — отметила Наталия Труфанова, заведующая кафедрой «Конструирование и технологии в электротехнике».