КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ГИБКИЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей силовых гибких высоковольтных на напряжение 6 кВ, предназначенных для присоединения экскаваторов и передвижных механизмов или электроустановок к электрическим сетям с изолированной нейтралью при номинальном напряжении переменного тока номинальной частоты 50 Гц основных жил - 6 кВ, вспомогательной - 380 В.
Известен кабель силовой гибкий экранированный на напряжение 6 кВ, содержащий основные медные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из резины и экранами (наружным и внутренним) из электропроводящей резины, неизолированную медную жилу заземления, вспомогательные медные жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из резины и оболочку из резины, выполненную однослойной или двухслойной (ГОСТ Р 523722-2005, введен в действие 01.07.2006 г.).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели заключаются в наличии всех перечисленных жил, покрытых указанными слоями и в наличии наружной оболочки из резины.
Недостатком данной конструкции кабеля является низкая надежность, так как резиновая оболочка подвержена при воздействиях внешних механических факторов повреждению и разрушению.
Также известен кабель для горнорудных работ марки КГЭШ, содержащий три основные токопроводящие жилы, покрытые изоляцией из резины типа РТИ-1 и экран из электропроводящей резины типа РЭ-2, одну неизолированную жилу заземления и группу из трех или шести вспомогательных жил, каждая из которых изолирована резиной типа РТИ-1, обмотку полиэтилентерефталатной пленкой и оболочку, выполненную из резины типа РШН-1 (каталог продукции ООО «Энергия», раздел «Силовые кабели»).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля с тремя основными жилами, с изоляцией из резины и электропроводящим экраном из резины, с неизолированной жилой заземления, наличие вспомогательной жилы, с оболочкой из резины.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель по патенту RU №78602, опубликованному 27.11.2008 г., состоящий из трех основных экранированных по жиле и изоляции жил равного сечения с резиновой изоляцией, скрученных с неизолированной жилой заземления и изолированной вспомогательной жилой из более жесткого материала, в оболочке из хладостойкого термоэластопласта, не распространяющего горение, с кислородным индексом 28.
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля с тремя основными жилами, с изоляцией из резины и электропроводящими экранами из резины по жиле и изоляции, скрученными с жилой заземления и вспомогательной жилой, в оболочке из резины.
Причиной, препятствующей получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является изготовление вспомогательной жилы из жесткого материала, что уменьшает гибкость и эластичность кабеля и использование в оболочке кабеля хладостойкого термоэластопласта, не распространяющего горение, с кислородным индексом 28.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в обеспечении гибкого высоковольтного кабеля необходимыми высокими физико-механическими характеристиками оболочки: стойкости к истиранию, повышение усталостной выносливости при многократных деформациях, стойкости к тепловому старению, морозо- и тепло- стойкости, в сочетании с гибкостью и эластичностью.
Данная задача решается за счет того, что кабель силовой гибкий высоковольтный, содержащий три основные медные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из резины с двумя электропроводящими экранами из резины по жиле и изоляции, неизолированную жилу заземления и изолированную вспомогательную жилу, а поверх скрученных основных токопроводящих жил, вспомогательной жилы и жилы заземления двухслойную резиновую оболочку с первым слоем из резины на основе маслонаполненного бутадиен-метилстирольного каучука с содержанием стирольных групп в количестве 30% и наполнением маслом в количестве 15% от массы каучука с полибутадиеновым каучуком.
Кроме того, второй слой оболочки может быть выполнен из резины на основе полиизопренового и полибутадиенового каучуков. Изолированная вспомогательная жила (изоляция вспомогательной жилы выполнена из резины на основе этиленпропиленового каучука) может содержать наружный экран из электропроводящей резины и быть скрученной вокруг сердечника из синтетических нитей или стальных оцинкованных проволок, жила заземления может быть выполнена с экраном из электропроводящей резины, а скрутка жил выполнена вокруг сердечника или заполнителей. Поверх скрутки жил может быть наложена обмотка из синтетических нитей или пленки.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков в заявленной полезной модели является то, что кабель, выполненный с указанными материалами в резиновой оболочке и изоляции вспомогательной жилы, обладает необходимыми для гибкого высоковольтного кабеля высокими эксплуатационными характеристиками при работе кабеля с температурой окружающей среды от минус 50°C до плюс 50°C в течение не менее 3 лет.
Для придания резине, используемой в изготовлении оболочки заданных свойств, необходим подбор различных видов каучуков с определенными характеристиками. Физико-механические характеристики кабеля, его гибкость и эластичность зависят, прежде всего, от материала изоляции на токопроводящих жилах и материала оболочки кабеля.
Выбор каучуков для оболочки кабеля и изоляции обусловлен следующими их характеристиками.
Внутренняя оболочка кабеля выполнена из резины на основе мас-лонаполненного бутадиен-метилстирольного каучука с полибутадиеновым каучуком.
Бутадиен-метилстирольный каучук - продукт низкотемпературной эмульсионной сополимеризации бутадиена и метилстирола. Каучук обладает отличным сочетанием функциональных свойств, таких как высокая стойкость к истиранию и высокий процент наполняемости. С увеличением содержания звеньев метилстирола в сополимере снижается эластичность каучука, ухудшается морозостойкость, но увеличиваются прочностные показатели, и, наоборот, с уменьшением содержания связанного стирола в каучуке прочность при растяжении, сопротивление раздиру и истиранию снижаются, но возрастают эластичность по отскоку и морозостойкость. При достаточном содержании стирольных групп каучуки обладают хорошими диэлектрическими свойствами, поэтому для резины внутренней оболочки кабеля выбран бутадиен-метилстирольный каучук с оптимальным содержанием стирольных групп - 30%. Эти каучуки уступают натуральным каучукам по морозостойкости, но у них меньшая склонность к трещинообразованию, более высокая износостойкость, паро- и водопроницаемость. Каучук непредельный, имеет низкую прочность при растяжении, поэтому для получения необходимых физико-механических показателей резины на его основе в качестве вулканизующего агента используется тиурам и в качестве соагента - природная сера, которые обеспечивают необходимые прочностные свойства резины, высокую эластичность и выносливость при многократных деформациях изгиба. Введение в каучуки масла (15%) придает им хорошие технологические свойства и позволяет перерабатывать их без предварительной пластикации. При использовании маслонаполненных каучуков применяются полимеры с более высокой молекулярной массой, чем при выпуске безмасляных каучуков. Это дает возможность в значительной степени компенсировать неблагоприятное влияние масла на прочность резины при растяжении и сохранить хорошие технологические свойства каучука. Бутадиен-метилстирольный каучук прекрасно совмещается с другими каучуками общего назначения, поэтому для придания резине еще большей эластичности, износостойкости и высокой морозостойкости к маслонаполненному бутадиен-метилстирольному каучуку добавляют 20% бутадиенового каучука.
Бутадиеновый каучук также используется в сочетании с изопреновым каучуком во втором слое двухслойной оболочки, т.к. полибутадиеновый каучук обладает необходимыми свойствами для наружной оболочки кабеля: стойкостью к низким температурам и превосходными эластическими свойствами. Но при хранении каучука возникают трудности в связи с его хлодотекучестью и морозостойкостью, кроме того, он уступает изопреновому каучуку по таким характеристикам, как сопротивлению раздиру и температуростойкости, поэтому сочетание свойств бутадиенового и изопренового каучуков приводит к получению необходимых характеристик двухслойной оболочки высоковольтного гибкого кабеля.
Выбор смеси этиленпропиленовых каучуков для резиновой изоляции вспомогательной жилы обусловлен тем, что их эластичные свойства лучше, чем у многих синтетических каучуков, но не достигают уровня натурального каучука и бутадиен-стирольного каучука, однако электрические, изоляционные и диэлектрические свойства этиленпропиле-новых каучуков экстраординарны, а устойчивость данных каучуков к теплу и старению намного лучше, чем у бутадиен-стирольного и натурального каучуков. В этом случае, при сочетании свойств этиленпропи-лендиенового каучука, который обеспечивает резиновую изоляцию эластичностью и технологичностью с каолиновым наполнителем, который придает изоляции кабеля необходимую жесткость, прочность и обеспечивает высокую тепло- и морозостойкость, возможно достижение необходимых требований по надежности, физико-механическим, прочностным и температурным свойствам изоляции вспомогательной жилы.
Резиновая изоляция основных жил изготавливается из каучуков стандартного сочетания натурального каучука с полибутадиеновым.
Таким образом, резиновая изоляция основных токопроводящих жил и вспомогательной жилы удовлетворяют физико-механическим требованиям к изготовлению высоковольтных кабелей при сохранении гибкости и эластичности кабеля, что в конечном итоге значительно повышает надежность кабеля в работе и решает поставленную задачу в заявляемой полезной модели
Осуществляется полезная модель следующим образом. Три основные токопроводящие жилы 1 скручены из медных проволок. Токопроводящие жилы предназначены для протекания электрического тока.
Каждая токопроводящая жила покрыта внутренним экраном из электропроводящей резины 2, резиновой изоляции 3 и внешним экраном 2 из электропроводящей резины. Экраны служат для выравнивания электрического поля. Изоляция является электроизоляционным элементом кабеля.
Жила заземления 4 может быть покрыта оболочкой из электропроводящей резины, которая служит для выравнивания электрического поля.
Вспомогательная жила 5 покрыта изоляцией из резины 6. Изолированная вспомогательная жила может быть покрыта экраном из электропроводящей резины.
Экранированные токопроводящие жилы вместе с жилой заземления и с изолированной вспомогательной жилой (изолированная вспомогательная жила может отсутствовать) скручены в сердечник. Для придания круглой формы кабеля может быть использован центральный и/или межфазные заполнители.
Поверх общей скрутки может быть наложена синтетическая нить или пленка, которая предназначена для придания скрученным жилам механической устойчивости.
Поверх общей скрутки может быть наложена в виде обмотки полиэтилентерефталатная пленка, которая предназначена для предотвращения приваривания оболочки к скрутке, а так же для придания скрученным жилам механической устойчивости.
Поверх общей скрутки наложена внутренняя оболочка 7 из резины на основе маслонаполненного бутадиен-метилстирольного каучука (с содержанием стирольных групп в количестве 30%, с наполнением маслом в количестве 15%. Наружная оболочка 8 выполнена из резины на основе полибутадиенового и изопренового каучуков.
Изготовление кабеля происходит по следующему принципу.
Токопроводящие, вспомогательные жилы и жилу заземления скручивают между собой или вокруг центрального заполнителя на крутильном оборудовании. Обмотка синтетической нитью или полиэтилентерефталатной пленкой производиться при наложении оболочки.
Наложение оболочки производиться на экструзионном оборудовании с дальнейшей вулканизацией и ступенчатым охлаждением.
Окончательным этапом производством, является испытание готовой продукции на соответствии кабеля к заявленным требованиям.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.