КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ТРЕХЖИЛЬНЫЙ

Область техники
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей силовых трехжильных с резиновой изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 15, 20, 30, 35 кВ номинальной частотой 50 Гц для сетей с заземленной и изолированной нейтралью.
Уровень техники
Известен кабель силовой на напряжение 20 и 35 кВ, содержащий три медные или алюминиевые токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта бумажной пропитанной изоляцией и экраном из электропроводящей бумаги, изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого наложена поясная изоляция, свинцовая или алюминиевая оболочка и защитные покровы (ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией», дата введения - 01.01.75).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в наличии трех токопроводящих жил, покрытых изоляцией и экраном, в выполнении жил скрученными в сердечник, в наличии оболочки.
Причина, препятствующая получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении изоляции и экрана из кабельной бумаги.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой на напряжение 10 и 20 кВ с тремя медными или алюминиевыми токопроводяшими жилами круглой формы, по каждой жиле наложен экструзией электропроводящий экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, по экрану наложена экструзией изоляция из композиции сшитого полиэтилена, поверх изоляции - второй экран из электропроводящей сшитой композиции, поверх электропроводящего экструди-рованного экрана на каждую жилу наложен слой из электропроводящих лент, поверх электропроводящих лент наложен металлический экран из наложенных повивом медных проволок, скрепленных медной лентой, на скрученный из трех экранированных жил сердечник наложено экструзией заполнение пространства между жилами из высоконаполненной полимерной композиции, в зависимости от конструкции и назначения кабеля может быть наложена внутренняя оболочка из экструдированной полимерной композиции, броня из стальной ленты и оболочка из экструдированной полимерной композиции (МЭК 60502-2: 2005 «Кабели силовые с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)». Часть 2. Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля на напряжение 10 и 20 кВ, с тремя металлическими жилами, на каждую из которых наложены первый электропроводящий слой, изоляция, второй электропроводящий слой, слой из электропроводящих лент, металлический экран, изолированные экранированные жилы скручены в сердечник, поверх которого наложены внутренняя оболочка и наружная оболочка.
Причиной, препятствующей получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является выполнение изоляции токопроводящих жил из сшитого полиэтилена.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении пропускной способности кабеля, повышении его надежности и в упрощении его прокладывания.
Технический результат, обусловливающий решение указанной задачи, заключается в возможности работы кабеля в номинальном режиме с температурой жилы до 105°C, в повышении гибкости изоляции (по сравнению с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена), а также в создании возможности прокладывания кабеля при температуре до -40°C.
Указанный технический результат достигается тем, что кабель содержит три токопроводящие жилы, поверх каждой токопроводящей жилы последовательно наложены слои, а именно, первый электропроводящий экран, изоляция, второй электропроводящий экран, слой из электропроводящей ленты и металлический экран, указанные токопроводящие жилы с перечисленными слоями скручены в сердечник, либо непосредственно, либо вокруг жгута, выпрессованного из полимерного материала, поверх указанного сердечника последовательно наложены либо разделительный слой, внутренняя оболочка и наружная оболочка, либо разделительный слой, внутренняя оболочка, броня и наружная оболочка, либо внутренняя оболочка и наружная оболочка, либо внутренняя оболочка, броня и наружная оболочка, при этом упомянутая изоляция выполнена из этиленпропиленовой резины с усиливающим гидрофобным наполнителем, упомянутые первый и второй электропроводящие экраны выполнены из этиленпропиленовой резины, содержащей сажу, а упомянутая броня выполнена либо из стальных оцинкованных лент, либо из стальных оцинкованных проволок.
Достигается технический результат также тем, что разделительный слой выполнен либо из ленты крепированной или кабельной бумаги, либо из полипропиленовой ленты, либо из ленты нетканого полотна, либо из ленты прорезиненной ткани.
Достигается технический результат также тем, что токопроводящие жилы выполнены в поперечном сечении в форме секторов.
Достигается технический результат также тем, что металлический экран выполнен либо из множества медных проволок, либо из множества медных проволок, поверх которых наложена либо медная лента, выполненная в виде обмотки, либо пасьма из медных проволок, выполненная в виде обмотки, либо металлический экран выполнен в виде множества проволок из алюминия или алюминиевого сплава, обмотанных лентой, выполненной из алюминия или алюминиевого сплава.
Достигается технический результат также тем, что внутренняя оболочка выполнена либо из резины или из ПВХ пластиката с температурой морозостойкости от -50°C до -60°C, либо из ПВХ пластиката пониженной горючести с кислородным индексом не менее 32, либо из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 32.
Достигается технический результат также тем, что наружная оболочка выполнена либо из не содержащей галогенов полимерной композиции с кислородным индексом не менее 32, либо из ПВХ пластиката пониженной горючести с кислородным индексом не менее 32, либо из ПВХ пластиката с температурой морозостойкости от -50°C до -60°C, либо из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35.
Признаки заявленной полезной модели, отличительные от прототипа, заключаются в выполнении изоляция жилы из этиленпропиленовой резины с усиливающим гидрофобным наполнителем и в выполнении электропроводящих экранов этиленпропиленовой резины, содержащей сажу.
Осуществление полезной модели
Кабель содержит три токопроводящие жилы, выполненные из медных или алюминиевых проволок. При этом каждая жила может быть выполнена в поперечном сечении круглой или секторной формы, многопроволочной. Поверх каждой жилы расположен первый электропроводящий экран, который выполнен из электропроводящей резины на основе этиленпропиленового каучука, содержащего высокопроводящую сажу. Поверх первого электропроводящего экрана каждой жилы расположена изоляция, выполненная из резины на основе этиленпропиленового каучука, содержащего усиливающий гидрофобный наполнитель. Поверх указанной изоляции расположен второй электропроводящий экран, который выполнен из того же материала, что и первый электропроводящий экран. Поверх второго электропроводящего экрана каждой жилы расположен слой из электропроводящей ленты, представляющей собой электропроводящую бумагу или электропроводящую полимерную ленту. Поверх электропроводящей ленты каждой жилы расположен металлический экран, выполненный либо в виде множества медных проволок, поверх которых наложена либо медная лента, выполненная в виде обмотки, либо пасьма из медных проволок, выполненная в виде обмотки, либо в виде множества проволок из алюминия или алюминиевого сплава, обмотанных лентой, выполненной из алюминия или алюминиевого сплава.
Изолированные и экранированные токопроводящие жилы скручены в сердечник. Между скрученными жилами возможно наличие жгута, выполненного из выпрессованного поливинилхлоридного пластиката или из невулканизированной резиновой смеси, или из резины, не распространяющей горение.
Кабель может содержать разделительный слой, выполненный из ленты крепированной или кабельной бумаги, или полипропиленовой ленты, или ленты нетканого полотна, или прорезиненной ткани, наложенный поверх скрученных жил.
Поверх разделительного слоя (или сердечника из скрученных жил) расположена внутренняя оболочка с заполнением междужильного пространства, которая выполнена либо из резины или из ПВХ пластиката с температурой морозостойкости от -50°C до -60°C, либо из ПВХ пластиката пониженной горючести с кислородным индексом не менее 32, либо из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов с кислородным индексом не менее 32.
Кабель может содержать броню, расположенную поверх внутренней оболочки, при этом броня выполнена из стальных оцинкованных лент.
Поверх внутренней оболочки (или поверх брони) расположена наружная оболочка, выполненная из полимерной композиции, не содержащей галогенов, или из ПВХ пластиката пониженной горючести с кислородным индексом не менее 32, или из ПВХ пластиката с температурой морозостойкости от -50°C до -60°C, или из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35.
Изготовление кабеля заключается в поочередном накладывании перечисленных слоев в соответствующем порядке. При этом первый экран накладывают на каждую жилу методом экструзии, а его (экрана) назначение заключается в равномерном распределении напряженности электрического поля на границе токопроводящей жилы и слоя изоляции. Затем на каждую жилу накладывают изоляцию, служащую основным электроизоляционным элементом и предназначенную для выдерживания воздействия электрического поля. Затем накладывают второй электропроводящий экран, служащий для равномерного распределения напряженности между изоляцией и металлическим экраном. Поверх второго электропроводящего экрана накладывают слой из электропроводящей ленты, служащий для выравнивания электрического поля в кабеле. Затем накладывают металлический экран, основным назначением которого является защита от воздействия электромагнитных помех, а также отвод токов короткого замыкания. После этого жилы скручивают в сердечник, поверх которого может быть расположен разделительный слой, выполненный из ленты крепированной или кабельной бумаги, или полипропиленовой ленты, или ленты нетканого полотна, или прорезиненной ткани, служащий для предотвращения затекания материала внутренней оболочки между проволоками металлического экрана. Поверх разделительного слоя (или поверх сердечника из скрученных жил) накладывают внутреннюю оболочку. Затем может быть наложена броня, служащая для защиты от значительных растягивающих усилий. После этого накладывают наружную оболочку.
Конструкция кабеля успешно опробована в условиях производства. Использование изоляции из этиленпропиленовой резины (резины на основе этилепропиленового каучука с содержанием усиливающего гидрофобного наполнителя), обладающей высокой электрической и термической стойкостью, а также использование первого и второго электропроводящего слоя из этиленпропиленовой резины (резины на основе этиленпропиленового каучука) с содержанием высокопроводящих саж, позволяет выдерживать токовую нагрузку на 15-20% больше относительно кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Благодаря высоким термомеханическим характеристикам указанной резины изгиб кабеля вызывает незначительные механические напряжения слоев изоляции, что значительно снижает вероятность неравномерного распределения электрической напряженности в толщине изоляции.