СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ НА НАПРЯЖЕНИЕ 45-330 кВ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей электрических с изоляцией из сшитого полиэтилена, применяемых для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 45, 66, 110, 132,150, 220, 275 и 330 кВ.
Известны силовые кабели в однофазном исполнении, содержащие алюминиевую или медную токопроводящую жилу и последовательно расположенные на ней наложенные экструзией первый экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, обмотку лентами из электропроводящего материала, металлический экран из медных проволок, скрепленных спирально наложенной с зазором медной лентой, экструдированную внутреннюю оболочку и экструдированную наружную оболочку (патенты RU №92567 и RU №91218, М. кл. H01B 9/00, опубликованы 20.03.2010 г. и 23.09.2009 г.).
Общими признаками для известного и заявленного кабеля являются тип изоляции (сшитый полиэтилен), материалы наружной и внутренней оболочек (ПВХ пластикат, не распространяющий горение, либо полимерная композиция, не содержащая галогенов), конструкция последующих слоев, кроме обмотки по токопроводящей жиле и возможной брони поверх внутренней оболочки.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой на напряжение 60-110-220 кВ (патент RU №106030 М. кл. H01B 9/00, опубликованный 27.06.2011), включающий: токопроводящую жилу из медных или алюминиевых проволок, уплотненную, экран по жиле из электропроводящей полимерной композиции, изоляцию из сшитого полиэтилена, электропроводящий экран по изоляции из полимерной композиции, слой из электропроводящей ленты, экран из медных проволок, скрепленных медной лентой, разделительный слой из бумажных или полимерных лент, внутреннюю оболочку из полимерного материала, бронепокров из немагнитного металла, наружную оболочку из ПВХ пластиката.
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля на высокое напряжение, первого экрана из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляции из сшитой полимерной композиции и второго экрана из электропроводящей полимерной композиции, слоя из электропроводящей ленты, а также в наложении металлического экрана, разделительного слоя, внутренней оболочки, поверх внутреннего слоя брони из алюминиевых проволок или алюминиевого сплава и наружной оболочки.
Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является то, что на токопроводящие жилы наложена обмотка из электропроводящей полимерной ленты.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в расширении арсенала силовых кабелей с полиэтиленовой изоляции, работающих в широком диапазоне высоких напряжений до 330 кВ, в разработке силового электрического кабеля, не уступающего прототипу по основным характеристикам, но более высококачественного и высоконадежного.
2
Технический результат заключается в том, что слой электропроводящих полимерных лент, наложенных обмоткой на токопроводящую жилу совместно с первым экраном из сшитой полимерной композиции выравнивает электрическое поле, устраняет «эффект проволочности», служит тепловым барьером между металлической жилой и первым электропроводящим экраном с изоляцией, устраняя тем самым триинги (медленно развивающимися в сильном электрическом поле каналы пробоя), предотвращает затекание экрана в жилу, что значительно увеличивает срок службы кабеля и повышает надежность работы, кроме того, в кабелях с секторными токопроводящими жилами обмотка по жиле накладывается с целью снижения напряженности электрического поля на углах сектора, устраняя поверхностный эффект, связанный с вытеснением электрического тока к поверхности проводника, в результате чего плотность тока вблизи поверхности токопроводящей жилы превышает плотность тока в центре жилы (этот эффект увеличивается с увеличением сечения используемого проводника), также обмотка по токопроводящей жиле удерживает жилу в необходимом размере, т.к. накладывается при достаточно большом номинальном сечении жилы (от 500 мм).
2
2
Достигается технический результат в заявленной полезной модели тем, что силовой кабель на напряжение от 45 до 330 кВ, содержащий одну многопроволочную токопроводящую жилу с номинальным сечением от 500 мм до 2500 мм, скрученную либо из круглых проволок, либо из 5-ти секторных заготовок, содержит первый экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляцию из сшитого полиэтилена, второй экструдированный экран из электропроводящей сшитой полиэтиленовой композиции, поверх второго экрана по изоляции может быть слой из электропроводящей бумаги и электропроводящей полимерной или водоблокирующей ленты, металлический экран из медных проволок, обмотанных спирально наложенной медной лентой, разделительный слой и наружную оболочку и, либо наложенную между разделительным слоем и наружной оболочкой внутреннюю оболочку, либо последовательно наложенную между разделительным слоем и наружной оболочкой внутреннюю оболочку и броню, либо наложенную между разделительным слоем и наружной оболочкой внутреннюю оболочку и алюмополимерную ленту, имеет дополнительно наложенную по токопроводящей жиле обмотку из электропроводящей полимерной ленты. Внутренняя оболочка кабеля выполнена из полиэтилена, либо из ПВХ пластиката не распространяющего горение, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов, разделительный слой выполнен из лент крепированной бумаги или кабельной бумаги, или полимерной ленты, или водоблокирующей ленты, а поверх разделительного слоя наложена с перекрытием ламинированная алюмополимерная лента. Секторные заготовки силового кабеля при скрутке изолированы друг от друга продольно наложенными водоболокирующими лентами, электропроводящими водоблокирующими лентами или полимерными лентами, электропроводящей кабельной бумагой или кабельной бумагой.
Новый признак заявленного технического решения полезной модели заключаются в наложении на токопроводящую жилу обмотки из электропроводящей полимерной ленты.
На фиг. 1 изображен разрез заявленной конструкции кабеля электрического на напряжение 45-330 кВ.
Таким образом, на многопроволочную круглую или секторную токопроводящую жилу 1 обмоткой накладывается слой из электропроводящей полимерной ленты 2, который удерживает токопроводящую жилу в необходимых размерах, служит тепловым барьером между токо-проводящей жилой и первым экраном, предотвращает затекание экрана в жилу, снижает так называемый поверхностный эффект (напряженность электрического поля на углах сектора), выравнивает электрическое поле, устраняет «эффект проволочности»; затем методом экструзии накладывается первый экран 3 из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена толщиной (1,5±0,5) мм, служащий для равномерного распределения напряженности электрического поля на границе токопроводящей жилы и слоя изоляции.
Поверх первого экрана методом экструзии накладывается изоляция 4 из композиции сшитого полиэтилена, служащая основным электроизоляционным элементом и выдерживающая воздействие электрического поля.
Поверх изоляции методом экструзии накладывается второй экран 5 из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, служащий для равномерного распределения напряженности между изоляцией и металлическим экраном.
Поверх второго экрана по изоляции 5 может быть наложен обмоткой слой 6 из электропроводящей бумаги и электропроводящей полимерной ленты или водоблокирующей ленты, служащий защитой от механического повреждения второго электропроводящего экрана, а также служащий для выравнивания электрического поля в кабеле.
Поверх обмотки из электропроводящей ленты накладывается металлический экран 7, основным назначением которого является равномерное распространение нулевого потенциала по поверхности изоляции кабеля и пропускания токов короткого замыкания. Металлический экран выполняется из металлических проволок, скрученных в одном направлении, поверх которых в противоположном направлении методом обмотки с обеспечением электрического контакта наложена металлическая лента, при этом проволоки и лента выполнены из меди.
Поверх металлического экрана методом обмотки накладывается разделительный слой 8, необходимый для предотвращения затекания материала оболочки между проволок экрана в процессе изготовления. Разделительный слой выполняется из ленты или лент крепированной или кабельной бумаги или полимерной ленты или полимерной водоблокирующей ленты.
Поверх разделительного слоя может накладываться ламинированная алюмополимерная лента 9.
Затем накладывается внутренняя оболочка 10 из ПВХ пластиката, не распространяющего горение, полимерной композиции, не содержащей галогенов или из полиэтилена. Кабель также может быть бронированным, в этом случае поверх внутренней оболочки, служащей в этом случае подушкой под броню, накладывается броня 11 из алюминиевых проволок или проволок из алюминиевого сплава.
Поверх разделительного слоя или поверх внутренней оболочки или наложенной брони методом экструзии накладывается наружная оболочка 12 из полиэтилена высокой плотности, либо композиции из ПВХ пластиката пониженной горючести, либо ПВХ пластиката не распространяющего горение с низким дымо- и газо- выделением и максимальной оптической плотностью дымообразования при горении не более 200, либо из безгалогенной композиции.
Кабель электрический может быть выполнен в исполнении «г» и содержать поверх второго электропроводящего экрана слой из электропроводящей водоблокирущей ленты, а в качестве разделительного слоя содержать водоблокирующую ленту, что позволяет защищать кабель от распространения влаги. Кабель электрический может быть выполнен в исполнении «гж» и дополнительно к конструкции в исполнении «г» содержать герметизированную токопроводящую жилу, путем введения во-доблокирующих нитей в процессе скрутки.
Кабель может быть выполнен в исполнении «2г» и «2гж» и дополнительно к конструкции в исполнении «г» или «гж» содержать поверх разделительного слоя обмотку с перекрытием из ламинированной алюмополимерной ленты.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.