сотрудник с 01.01.2024 по настоящее время
Ханты-Мансийский автономный округ, Россия
Актуальность исследования обусловлена тем, что в распределительных сетях 0,4 кВ ток в нулевом рабочем проводнике формируется двумя составляющими: током нулевой последовательности основной частоты, обусловленным несимметрией нагрузок, и суммой высших гармоник, кратных трем, генерируемых однофазными нелинейными потребителями. В условиях высокой плотности нелинейной нагрузки действующее значение тока в нулевом рабочем проводе может превышать фазные токи, что создает риск недопустимого нагрева изоляции и образования потенциальных источников зажигания. Существующие системы защиты и мониторинга контролируют либо только превышение токовой уставки, либо обрыв N-проводника. Тепловое состояние изоляции при этом оценивается косвенно и с большой погрешностью, так как эквивалентное сопротивление проводника на высших гармониках возрастает, а допустимая токовая нагрузка, нормированная для синусоидального режима, становится некорректной. В то же время значения температур для различных типов изоляции строго нормированы, что позволяет перейти к оценке фактического состояния изоляции по анализу токовых нагрузок. В настоящей статье представлена методика оценки теплового состояния проводов и кабелей, базирующаяся на анализе параметров фазных токов, что позволяет учитывать определяющее влияние режимов эксплуатации на пожароопасность объектов защиты. Методика предполагает использование параметров фазных токов для косвенной оценки тепловых процессов в проводке, что обеспечивает контроль текущего состояния сети без необходимости прямого измерения температуры. Научная новизна полученных результатов заключается в систематизации расчетных зависимостей в единую методику, адаптированную для оценки пожарной опасности объектов защиты при возникновении токовой перегрузки. Практические рекомендации по использованию разработанного алгоритма сводятся к его интеграции в существующие системы автоматизированного учета электроэнергии для выполнения анализа теплового состояния кабельных линий и проводки при отсутствии стационарных систем мониторинга.
пожарная безопасность, электропроводка, перегрузка, старение изоляции, низковольтные сети
1. Пожары и пожарная безопасность в 2024 г. Статистика пожаров и их последствия: информ.-аналитический сб. Балашиха: ФГБУ ВНИИПО МЧС России, 2025. 80 с.
2. Huang X., Nakamura Yu. A Review of Fundamental Combustion Phenomena in Wire Fires. Fire Technol. 2020. № 56. P. 315–360.
3. A survey of Electrical Fire Causes Assessment Technology / H.D. Thai [et al.] // IEEE Access. 2024. Vol. 12. P. 1–17. DOI:https://doi.org/10.1109/ACCESS.2024.3437175
4. Effect of overload current values on the fire characteristics of polyethylene (PE) copper wires / J. Deng // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2023. Vol. 148. P. 11695–11705. DOI:https://doi.org/10.1007/s10973-023-12522-5
5. Shi B., Yang C., Long H. Research on the Fire Hazard of Different Cables Based on Cone Calorimetry // Fire. 2023. Vol. 6. Iss. 11. DOI:https://doi.org/10.3390/fire6110431
6. Оценка влияния горения кабельных линий в кабельных коробах на температуру ограждающих конструкций зданий и сооружений / М.В. Гравит [и др.] // Безопасность труда в промышленности. 2025. № 4. С. 36–42. DOI:https://doi.org/10.24000/0409-2961-2025-4-36-42
7. Popławski T., Kurkowski M. Nonlinear Loads in Lighting Installations – Problems and Threats. Energies. 2024. № 16 (16). DOI:https://doi.org/10.3390/en16166024
8. Elsharkawy T.M.Z., Osman G.F.A., Salem W.A.A. The effect of nonlinear loads on the underground distribution cables: a case study // Journal of Electrical Systems and Inf Technol. 2022. Vol. 9. № 19. DOI:https://doi.org/10.1186/s43067-022-00061-2
9. Ghoneim S.S.M., Ahmed M., Sabiha N.A. Transient Thermal Performance of Power Cable Ascertained Using Finite Element Analysis. Processes. 2021. № 9. P. 438. DOI:https://doi.org/10.3390/pr9030438
10. Transient thermal circuit model optimization for power cables with axial heat dissipation / T. Qin [et al.] // Front. Energy Res. 2025. № 13. P. 1612773. DOI:https://doi.org/10.3389/fenrg.2025.1612773
11. Concepts and Methods to Assess the Dynamic Thermal Rating of Underground Power Cables / D. Enescu [et al.] // Energies. 2021. № 14. P. 2591. DOI:https://doi.org/10.3390/en14092591
12. Козлова Ю.С., Зыков В.И., Крупин М.В. Факторы несимметрии и несинусоидальности в электрических сетях при обеспечении пожарной безопасности электроустановок // Пожары и чрезвычайные ситуации: предотвращение, ликвидация. 2025. № 4. С. 118–124. DOI:https://doi.org/10.25257/FE.2025.4.118-124
13. Юндин М.А., Кобзистый О.В., Рудь Е.В. Оценка влияния уровней несимметрии и высших гармоник на ток в нулевом рабочем проводнике сети 0,38 кВ // Вестник аграрной науки Дона. 2021. № 3 (55). С. 33–38.
