The article is devoted to the study of mathematical models that allow evaluating and predicting the residual life of already operated or newly constructed cable structures. The considered method was based on the Kuchinsky model for estimating the residual resource of cable line insulation by the level of partial discharges. A refined mathematical model that allows determining the residual life of the insulation only on the basis of 3 measurements of the power of partial discharges and the operating conditions of the insulation between experiments was proposed. The accuracy of determining the residual insulation resource for conditions close to the operation of cable lines and conditions close to laboratory studies of insulating materials was evaluated. Статья посвящена исследованию математических моделей, позволяющих оценивать и прогнозировать остаточный ресурс проложенных или вновь сооружаемых кабельных конструкций. Рассматриваемый метод основан на модели Кучинского для оценки остаточного ресурса изоляции кабельной линии по уровню частичных разрядов. Предложена уточнённая математическая модель, позволяющая определять остаточный ресурс изоляции только на основе 3-х измерений мощности частичных разрядов и условий эксплуатации изоляции между опытами. Оценена точность определения остаточного ресурса изоляции для условий, близких к эксплуатации кабельных линий и условий, близких к лабораторным исследованиям изоляционных материалов.

The article is related to the study of the cable condition for distribution networks with a voltage of 6(10) kV and their damage during operation. The analysis of technological disruptions was carried out for ten branches of PJSC ROSSETI from 2018 to 2022. The obtained data were systematized according to Order No. 90 of the Ministry of Energy of the Russian Federation dated 2010. Emergency power outages in the cable networks of Chelyabinsk were analyzed in detail. On the example of Chelyabinsk city networks, group damages resulting during operation are considered. Статья посвящена исследованию состояния кабельных распределительных сетей напряжением 6(10) кВ и их повреждаемости в процессе эксплуатации. Проведен анализ технологических нарушений по десяти филиалам ПАО «Россети» с 2018 по 2022 год. Проведена систематизация полученных данных согласно приказу №90 Министерство Энергетики Российской Федерации от 2010 г. Подробно проанализированы аварийные отключения в кабельных сетях г. Челябинск. На примере Челябинских городских сетей рассмотрены групповые повреждения, возникающие в результате эксплуатации.

Статья посвящена изучению зависимости между электрическими характеристиками и микроструктурой варистора. Экспериментально были определены вольт-амперные характеристики варисторов десяти производителей, представленных на территории РФ. Для сравнения параметров образцов рассмотрены зависимости «напряженность электрического поля-проводимость» (E-σ), определены коэффициенты нелинейности. Исследована микроструктура металлооксидных варисторов и их химический состав. В результате статистической обработки данных сделан вывод, что размер зерна ZnO значимо влияет на напряженность поля в начале зоны проводимости. Полученные результаты предназначены для выбора варистора по способности рассеяния мощности импульсного воздействия.

The article presents a simulation of the electrical and thermal behavior of a metal oxide varistor (MOV) in the leakage current region. To simplify the thermal modeling, an approximate averaging of the thermal effect of MOV leakage currents over the period of the applied voltage was proposed. The proposed calculation method was verified by experimentally determining the “E–σ” characteristics of the sample, calculating the thermal regime of the MOV based on the averaged characteristics, and comparing the calculation results with the experiment under similar thermal conditions. Temperature dependencies of conductivity for MOV were taken into account during calculations and experiments. The proposed technique allows for easy calculation of steady-state thermal regimes of surge arresters based on MOV, reducing calculation time and avoiding convergence issues with the model. В работе проведено моделирование электрического и теплового режима металлооксидного варистора (МОВ) в области токов утечки. Для упрощения моделирования теплового режима было предложено приближенное усреднение теплового воздействия токов утечки МОВ в течение периода приложенного напряжения. Предложенная методика расчета была верифицирована путем экспериментального определения «E–σ» характеристик образца, расчета теплового режима МОВ по усредненным характеристикам и сравнения результатов расчета с экспериментом при аналогичном тепловом воздействии. При проведении расчетов и экспериментов были учтены температурные зависимости проводимости для МОВ. Предложенная методика позволяет легко рассчитывать установившиеся тепловые режимы ограничителей перенапряжения на основе МОВ, сокращая время расчета и избегая сложностей со сходимостью модели.

The article provides the study of the influence of a nonlinear protective device based on metal-oxide varistors on the characteristics of partial discharge (PD) in an insulation defect. The article presents a comprehensive approach, including mathematical modeling and analysis of processes associated with PD, that allows the effectiveness evaluation of using the protective device (PD) to protect insulation from the negative impact of impulse overvoltages. The study is based on a mathematical model that implements the classical mechanism of partial discharge in a single defect. The protective device, connected in parallel to the studied model, limits the overvoltage, which was simulated using a high-frequency decaying impulse. The simulation was carried out in a multiphysics formulation of the problem, calculating the model using the finite element method, which implements the relationship between current density and Joule heating of the air in the defect. The mathematical model obtained dependencies of temperature in the defect over time, heating and cooling curves of the defect environment, and PD power at various values of defect diameter and impulse overvoltage multiplicity. The influence of the protective device on PD power was assessed, and the degree of PD power reduction was determined. The possibility of using the protective device to reduce the negative impact of PD on insulation is demonstrated. Статья посвящена исследованию влияния нелинейного защитного устройства на основе металлооксидных варисторов на характеристики частичного разряда (ЧР) в дефекте изоляции. В статье представлен комплексный подход, включающий математическое моделирование и анализ процессов, связанных с ЧР, что позволяет оценить эффективность применения ЗУ для защиты изоляции от негативного воздействия импульсных перенапряжений. Исследование проведено на основе математической модели, которая реализует классический механизм частичного разряда в одиночном дефекте. Защитное устройство, включенное параллельно исследуемой модели, ограничивает перенапряжение, которое моделировалось при помощи высокочастотного затухающего импульса. Моделирование производилось в мультифизической постановке задачи расчета модели методом конечных элементов, реализующей связь плотности токов и джоулева нагрева воздуха в дефекте. В математической модели получены зависимости температуры в дефекте от времени, кривые нагрева и охлаждения среды дефекта, мощности ЧР при различных значениях диаметра дефекта и кратности импульсного перенапряжения. Произведена оценка влияния ЗУ на мощность ЧР, определена степень снижения мощности ЧР. Показана возможность применения ЗУ для уменьшения негативного воздействия ЧР на изоляцию.