КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ГИБКИЙ С МОНИТОРИНГОВОЙ ЖИЛОЙ

Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, может быть использована в горнодобывающей отрасли и предназначена для стационарной и подвижной прокладки на открытом воздухе, а так же для присоединения к электрической сети передвижных машин и механизмов или электроустановок, работающих в очистных и подготовительных забоях, а также на участках горных выработок, отнесенных к опасным послоевым скоплениям метана, пригодны для эксплуатации на барабанах, в передвижных системах и туннелях, могут применяться для питания приводов, управляемых преобразователем частоты. Могут применяться в условиях с тропическим климатом и в условиях пониженной температуры до - 60°С. Кабели предназначены для работы на напряжение 1140 В переменного тока частотой 50 Гц на основных жилах, при этом напряжение вспомогательных жил 220 В переменного тока частотой 50 Гц и на напряжение 3300 В и 6000 В переменного тока частотой 50 Гц на основных жилах, при этом напряжение вспомогательных жил 380 В переменного тока частотой 50 Гц.
Из предшествующего уровня техники известен наиболее близкий аналог (прототип) - это кабель силовой гибкий теплостойкий экранированный с внутренней оболочкой и наружной оболочкой из термостойкой резины, включающий основные медные изолированные жилы повышенной гибкости с эластичными электропроводящими экранами, скрученные с медными вспомогательными жилами в резиновой изоляции и расщепленной жилой заземления, отличающийся тем, что между внутренней и наружной оболочками находится упрочняющее покрытие (патент RU №145517 «Кабель силовой гибкий», М. кл. Н01В 9/00, опубликованный 20.09.2014).
Недостатком данной конструкции является отсутствие сердечника, что снижает прочность кабеля на разрыв и растяжение и невозможность контроля за состоянием кабеля в процессе эксплуатации.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в расширении арсенала шахтных кабелей, работающих в широком диапазоне рабочего напряжения от 1140 В до 6000 В и обладающих высокой эксплуатационной надежностью.
Данная задача достигается за счет того, что кабель силовой гибкий теплостойкий экранированный содержит три основные медные изолированные жилы повышенной гибкости с эластичными электропроводящими экранами, медные вспомогательные жилы в резиновой изоляции и расщепленную жилу заземления, все жилы скручены вокруг профилированного сердечника, с внутренним экраном из электропроводящей резины по скрутке жил, внутренней и наружной оболочками из резины, при этом между внутренней и наружной оболочкой находится мониторинговая жила, расположенная концентрично к оси кабеля. Для кабеля, выполненного в тропическом варианте, токопроводящие жилы изготовлены из медной проволоки, луженой оловом или покрытой свинцово оловянистым сплавом. На основные токопроводящие жилы кабелей напряжением 1140 В и 3300 В должны быть последовательно наложены синтетическая пленка, одно- или двухслойная теплостойкая резиновая изоляция и наружный экран из электропроводящей резины. На основные токопроводящие жилы кабелей на напряжение 6000 В должны быть последовательно наложены внутренний экран из электропроводящей резины, теплостойкая резиновая изоляция и наружный экран из электропроводящей резины. Расщепленная жила заземления может располагаться в межфазном пространстве основных токопроводящих жил или может быть наложена методом обмотки на экранированную основную или изолированную вспомогательную жилу. На жилу заземления, расположенную в межфазном пространстве, может быть наложена резиновая изоляция или экран из электропроводящей резины.
Вспомогательные жилы могут быть выполнены путем оплетки пасмами из медных или медных луженых проволок поверх резинового сердечника. На вспомогательные жилы помимо изоляции также может быть наложен экран из электропроводящей резины или оплетка из полиэфирных нитей или синтетическая пленка.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является расширение диапазона рабочего напряжения от 1140 В до 6000 В, увеличение механической прочности и эксплуатационной надежности кабеля и возможность контроля за повреждением кабеля в процессе эксплуатации.
Шахтные силовые кабели вследствие большой протяженности и тяжелых условий эксплуатации относятся к наиболее легкоуязвимым и опасным элементам подземных электрических сетей. Постоянно перемещаясь по забоям вслед за машинами, они подвергаются частым повреждениям от ударов породой, наездов техники с раздавливанием изоляции, испытывают ударные нагрузки, циклические нагрузки, обрывы токопроводящих жил, действие растягивающих усилий и нахождение под действием агрессивных сред. На их долю приходится 40% аварий. Высокая повреждаемость кабеля является одной из основных причин взрывной рудничной атмосферы, возникновения пожара или поражения электрическим током. В связи с этим к шахтным кабелям предъявляются высокие требования в эксплуатации. Конструкция кабеля должна обеспечивать при повреждении наружной оболочки кабеля (передавливание, смятие) опережающее отключение (снятие напряжения) кабеля до повреждения изоляции основных жил и возникновения короткого замыкания и появления искрения.
Снижение аварийности работы кабельных линий возможно только за счет внедрения в эксплуатацию систем непрерывного мониторинга, которые могут контролировать состояние изоляции кабельных линий в режиме реального времени. Только такие системы могут своевременно выявлять быстро развивающиеся дефекты на самых ранних стадиях, тем самым оперативно предотвращать возможные аварийные ситуации с кабельными линиями. Подсоединяя мониторинговую жилу к различному диагностическому оборудованию, можно эффективно и своевременно устранять неполадки в кабельной линии. Кроме того, мониторинговая жила, выполненная в виде обмотки из медных или медных луженых проволок или в виде комбинированной обмотки из медных или медных луженых проволок с синтетическими нитями или комбинированной оплетки стальных проволок с медными или медными лужеными проволоками, служит дополнительной защитой кабеля от механических повреждений, т.е. выполняет еще роль брони в кабеле.
Основные и вспомогательные токопроводящие жилы могут изготавливаться с усиливающими элементами (нити синтетические, оплетка или обмотка стальными проволоками или арамидными нитями), что также служит дополнительной защитой (упрочнением) токопроводящих жил кабеля от разрушения. Основные и вспомогательные токопроводящие жилы дополнительно покрыты разделительным слоем в виде синтетической пленки для исключения залипания резины. Поверх скрученных жил наложено термоскрепленное полотно или электропроводящий материал, что закрепляет скрутку жил, повышая надежность кабеля. Также надежность кабеля усиливает расположение расщепленной жилы заземления, наложенной методом обмотки поверх электропроводящего экрана основных жил или изоляции (электропроводящего экрана) вспомогательных жил, что предотвращает ее разрушение в процессе эксплуатации кабеля, особенно, при изгибах в траковой цепи комбайна. Этот способ расположения жилы заземления увеличивает гибкость и механическую прочность кабеля и предотвращает его разрушение в процессе эксплуатации, особенно на изгибах. Изготавливаться расщепленная жила заземления также может усиленной в виде обмотки из медных или медных луженых проволок или в виде комбинированной обмотки из медных или медных луженых проволок с синтетическими нитями. На расщепленную жилу заземления, расположенную в межфазном пространстве основных жил, для дополнительной защиты допускается накладывать изоляцию или электропроводящий экран, а на вспомогательные жилы экран из электропроводящей резины или оплетку из полиэфирных нитей или синтетическую пленку. Наличие скрутки всех жил вокруг профилированного сердечника из электропроводящей резины на основе этиленпропиленового каучука или резины с синтетическими нитями увеличивает гибкость и прочность кабеля на разрыв и растяжение. Изоляция из резины с высокой электрической и термической стойкостью позволяет выдерживать длительно-допустимую температуру на токопроводящих жилах (90°С), электрическое сопротивление изоляции основных жил - не менее 100 МОм/км. Благодаря высоким термомеханическим характеристикам теплостойкой резины изгиб кабеля (в том числе термодинамическая нагрузка) вызывает незначительные механические напряженности слоев изоляции, что в свою очередь, не провоцирует неравномерного распределения электрической напряженности в толщине изоляции и увеличивает стойкость кабеля к электрическим и механическим нагрузкам. Внутренний слой или однослойная оболочка проникают в свободное пространство между изолированными (экранированными) жилами, образуя междужильное заполнение. Двухслойная маслобензостойкая резиновая оболочка с высокой стойкостью к истиранию и разрыву предотвращает кручение кабеля, увеличивает гибкость и повышает надежность в эксплуатации.
Изготовление кабеля осуществляется на базе известного кабельного оборудования и стандартных технологий. Процесс изготовления включает такие операции, как волочение медной проволоки на волочильных машинах, скрутку токопроводящих жил на крутильных машинах для скрутки токопроводящих жил, наложение резиновой изоляции на агрегатах непрерывной вулканизации, изготовление профилированного сердечника на экструзионной линии Л-50, общую скрутку основных экранированных и вспомогательных жил с расщепленной жилой заземления на крутильных машинах для общей скрутки, оплетка производится на оплеточных машинах, наложение мониторинговой жилы на крутильной машине, наложение оболочек на агрегатах непрерывной вулканизации. Конструкция кабеля по заявляемой полезной модели успешно опробована и изготавливается на предприятии ООО «Камский кабель».