Заглавие с титульного листа

[Библиогр.: с. 194-195 (22 назв.)]

Актуальность. Определение основных электрических параметров нефтепогружных кабелей связано с необходимостью создания точных математических моделей станции управления системами - нефтепогружной кабель - погружной электродвигатель, в которых необходимо учитывать волновые процессы в протяженной кабельной линии, возникающие в связи с формой импульсов, генерируемых преобразователями частоты, входящими в состав современных пультов управления. Электрические параметры, такие как линейная емкость и индуктивность, не стандартизированы в технической литературе и не указываются в технических характеристиках производителями кабелей. Однако, очевидно, что создание систем управления и идентификация режимов работы ПЭД требует решения систем дифференциальных уравнений, включающих в качестве параметров заданные характеристики. Кроме того, современные концепции частотного регулирования электродвигателей, в частности погружных, указывают на то, что при работе преобразователей частоты на базе IGBTтранзисторов в сигнале питания ПЭД возникают высокочастотные перенапряжения, приводящие к появлению частичных разрядов в обмотках статора моторов. Этот факт будет усугубляться развитием более cильных полей с увеличением длины кабеля и, соответственно, большим влиянием волновых процессов на форму сигнала, подаваемого на ПЭД.

Цель исследования заключается в разработке методики определения погонных электротехнических параметров нефтепогружного кабеля любых конструкций и используемых материалов. Методы: методы решения дифференциальных уравнений, полевых задач, численное конечно-элементное моделирование. Результаты. Разработана методика определения погонных ёмкостей и погонных индуктивностей жил и брони нефтепогружного кабеля, основанная на решении дифференциальных уравнений для эталонной «справочной» модели и численном моделировании идентичной конструкции в COMSOL Multiphysics® Version 5.5a. Указано, что конечно-элементное моделирование в COMSOL Multiphysics® Version 5.5a корректно и с достаточной точностью (ошибка менее 5 %) совпадает с результатами решения уравнений, приведённых в справочной литературе. Определены погонные значения ёмкостей и индуктивностей для наиболее распространённых конструкций нефтепогружных кабелей.

The relevance. Determination of the main electrical parameters of oil submersible cables is associated with the need to create accurate mathematical models of the systems control station - oil submersible cable - submersible motor, in which it is necessary to take into account wave processes in a long cable line arising in connection with the shape pulses generated by frequency converters included in the set of modern control stations. Electrical parameters such as linear capacities and inductances are not standardized in the technical literature and are not indicated in the technical specifications by cable manufacturers. However, it is obvious that the creation of control systems and identification of the SEM operation modes requires the solution of systems of differential equations, which include the specified characteristics as parameters. In addition, modern concepts of frequency control of electric motors, in particular submersible, indicate that during operation of frequency converters based on IGBT transistors, high-frequency overvoltages arise in the SEM supply signal, leading to the appearance of partial discharges in the stator windings of the motors. This fact will be aggravated by the development of deeper fields, with a longer cable length and, accordingly, a greater influence of wave processes on the shape of the signal supplied to the SEM.

The main aim of the research consists in development of a method for determining the linear electrical parameters of the submersible cable of any designs and materials used. Methods: methods for solving differential equations, field problems, numerical finite element modeling, and a physical experiment. Results. A method was developed for determining the linear capacities and inductances of conductors and armor of an oil-submersible cable, based on solving differential equations for a «reference» model, numerical modeling of an identical design in COMSOL Multiphysics® Version 5.5a, comparison of the obtained values with experimental data. It is indicated that the finite element modeling in COMSOL Multiphysics® Version 5.5a is correct and with sufficient accuracy (error less than 5 %) coincides with the results of solving the equations given in the reference literature. The linear values of capacities and inductances have been determined for the most common designs of oil-submersible cables.