КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей с пластмассовой изоляцией и оболочкой из термопластичного полиуретана, используемых для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.
2
Известен кабель силовой, не распространяющий горение, с пропитанной вязким или нестекающим составом бумажной изоляцией, содержит изолированные, скрученные в сердечник токопроводящие однопроволочные или многопроволочные, медные или алюминиевые жилы круглой или секторной формы, поясную пропитанную бумажную изоляцию поверх скрученных жил, металлическую оболочку, термический барьер, внутреннюю оболочку, броню и наружную оболочку, при этом внутренняя и наружная оболочка кабеля выполнены из полимерной композиции, не содержащей галогенов. Кроме того, в скрутке основных жил для кабеля на напряжение 1 кВ может дополнительно присутствовать нулевая жила, а для кабеля напряжением 6, 10 кВ поверх поясной изоляции дополнительно наложен экран из электропроводящей бумаги для выравнивания электрического поля. Изолированные токопроводящие жилы скручены в сердечник с заполнением промежутков между жилами бумажными жгутами или заполнением из кабельной пряжи, а наружная оболочка кабеля характеризуется прочностью при разрыве не менее 9 Н/мм, относительным удлинением при разрыве не менее 125%. (см. Патент РФ №162525 «Кабель силовой, не распространяющий горение, с бумажной изоляцией и оболочками, не содержащими галогены», опубл. 27.03.2008).
Наиболее близким техническим решением к предлагаемой конструкции является кабель силовой, содержащий три токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них наложенные экструзией первый экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, обмотку лентой из электропроводящего материала, металлический экран, экранированные жилы скручены в общий сердечник вокруг центрального заполнения, межфазное заполнение и экструдированную наружную оболочку, центральное заполнение выполнено из экструдированной полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30, межфазное заполнение выполнено из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40 и наружная оболочка выполнена из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30. Кабель может также содержать поверх жил, скрученных в сердечник, скрепляющую ленту, наложенную с зазором.
Кабель может дополнительно содержать поверх межфазного заполнения броню в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием, или в виде продольно наложенных металлических проволок. Также кабель может дополнительно содержать последовательно расположенные поверх межфазного заполнения внутреннюю оболочку, выполненную из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30 и броню в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием, или в виде продольно наложенных металлических проволок, (см. Патент РФ 86035 «Кабель силовой», опубл. 20.08.2009).
К недостаткам известных кабелей следует отнести несоответствие существующих конструкций возросшим требованиям потребителей к параметрам надежности и безопасности кабеля в процессе эксплуатации, прочностным характеристикам оболочек кабеля.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в разработке конструкции более надежного и безопасного силового кабеля, имеющего повышенные прочностные конструктивные характеристики.
3
Техническая задача достигается тем, в кабеле силовом, содержащем сердечник, выполненный из токопроводящих жил, каждая из которых покрыта изоляцией, и наружную оболочку, причем наружная оболочка выполнена из термопластичного полиуретана, характеризующегося прочностью при разрыве не менее 25 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 400%, стойкостью к истиранию не более 40 мм.
Токопроводящие жилы в сердечнике выполнены медными или алюминиевыми, которые могут быть однопроволочными или многопроволочными. Токопроводящие жилы в сердечнике могут быть выполнены круглой или секторной формы. Сердечник может содержать одну или несколько токопроводящих изолированных жил.
В сердечнике поверх каждой токопроводящей жилы может быть наложен термический барьер, а поверх каждой токопроводящей жилы может быть наложен экструдированный электропроводящий экран. В сердечнике поверх каждой токопроводящей изолированной жилы может быть наложен экструдированный электропроводящий экран. В сердечнике поверх экструдированного электропроводящего экрана может быть наложен разделительный электропроводящий слой. В сердечнике разделительный электропроводящий слой поверх изоляции каждой токопроводящей жилы может быть выполнен из электропроводящей бумаги, или бумаги, или нетканого полотна. В сердечнике поверх изоляции каждой токопроводящей жилы может быть наложен металлический экран из медных проволок. В сердечнике металлический экран по внутренней оболочке может быть выполнен из медной ленты.
В сердечнике металлический экран по скрутке изолированных токопроводящих жил может быть выполнен из медных проволок. В сердечнике поверх металлического экрана может быть наложен разделительный слой из стеклоленты. В сердечнике по скрученным изолированным или экранированным жилам может быть наложена внутренняя оболочка. В сердечнике каждая токопроводящая жила может быть снабжена термическим барьером. Сердечник может быть снабжен бронепокровом из стальных оцинкованных лент, или стальных оцинкованных, или алюминиевых проволок.
3
Основной отличительной особенностью предлагаемой конструкции кабеля силового, которая заключается в повышении эксплуатационной надежности и сохранении работоспособности в экстремальных условиях за счет выполнения наружной оболочки, которая выполнена из термопластичного полиуретана, характеризующегося прочностью при разрыве не менее 25 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 400%, стойкостью к истиранию не более 40 мм.
Необходимо отметить, что основными техническими результатами являются повышение прочностных характеристик оболочки силовых кабелей. Параметр прочности на разрыв наружной оболочки, выполненной из термопластичного полиуретана, составляет не менее 25 МПа. При этом следует отметить, что прочность на разрыв, т.е. усилие, которое необходимо приложить к материалу, чтобы его разорвать. При более низких значениях прочности наружная оболочка кабеля подвержена разрыву в процессе эксплуатации (прокладка, обслуживание). Соответственно, наружные оболочки из термопластичного полиуретана могут выдержать значительные разрывные нагрузки и обеспечивать повышенные прочностные характеристики кабеля, а также исключить вероятность его повреждения в процессе монтажа и эксплуатации.
Наружная оболочка из термопластичного полиуретана обеспечивает высокую гибкость кабеля. Значение относительного удлинения при разрыве составляет не менее 400%. Высокая гибкость оболочки из термопластичного полиуретана также улучшает эксплуатационные свойства кабеля. При показателях относительного удлинения ниже 400% возрастает опасность повреждения оболочки кабеля при возникновении разрывающих усилий. Повреждение оболочки ведет к выходу кабеля из строя.
3
Наружная оболочка из термопластичного полиуретана обеспечивает высокую устойчивость к истиранию. Параметр стойкости к истиранию показывает потери в массе оболочки при постоянном механическом воздействии. При прокладке кабеля возникают механические истирающие нагрузки, в конечном счете, при показателе истираемости более 40 ммвозрастает вероятность потери целостности оболочки кабеля и кабель будет также поврежден.
Эти прочностные показатели наружной оболочки кабеля очень важны для надежной эксплуатации кабеля. Основное назначение наружной оболочки - защита кабеля от внешних воздействий.
Наружная оболочка из термопластичного полиуретана в несколько раз увеличивает эксплуатационные показатели силового кабеля, что в целом увеличивает его прочность и износостойкость. При этом снижается вероятность повреждения оболочки, тем самым увеличивается надежность и безопасность кабеля в процессе его эксплуатации.
Заявителю не известны конструкции кабелей силовых, представляющих совокупность всех признаков, характеризующих конструкцию предлагаемой полезной модели, что говорит о новизне заявляемого объекта.
Предложенная конструкция полезной модели иллюстрируется чертежами, на котором представлены предлагаемые варианты кабеля силового в поперечном сечении, выполненные с наружной оболочкой из термопластичного полиуретана:
на фиг. 1 - кабель силовой в поперечном сечении, содержащем сердечник, токопроводящие жилы, изоляцию, наружную оболочку;
на фиг. 2 - кабель силовой в поперечном сечении, содержащем сердечник, токопроводящие жилы, экран по токопроводящей жиле, изоляцию, экран по изоляции, разделительный слой, медный экран, внутреннюю оболочку, бронепокров, наружную оболочку.
на фиг. 3 - кабель силовой в поперечном сечении, содержащем сердечник, токопроводящие жилы, термический барьер, изоляцию, внутреннюю оболочку, экран, бронепокров и наружную оболочку.
Кабель силовой (фиг. 1) содержит сердечник 1, выполненный из токопроводящих жил 2, каждая из которых покрыта изоляцией 3 и наружную оболочку 4.
3
Наружная оболочка 4 выполнена из термопластичного полиуретана, характеризующегося прочностью при разрыве не менее 25 МПа, относительным удлинением при разрыве не менее 400%, стойкостью к истиранию не более 40 мм.
Параметр прочности на разрыв наружной оболочки 4 выполнен из термопластичного полиуретана и составляет не менее 25 Мпа.
Наружная оболочка 4 из термопластичного полиуретана обеспечивает высокую гибкость кабеля. Значение относительного удлинения при разрыве составляет не менее 400%.
3
Параметр стойкости к истиранию наружной оболочки 4 составляет не более 40 мм.
В предлагаемой конструкции силового кабеля токопроводящие жилы 2 в сердечнике 1 могут быть использованы медными или алюминиевыми, которые могут быть однопроволочными или многопроволочными. Токопроводящие жилы 2 в сердечнике 1 могут быть выполнены круглой или секторной формы. Сердечник 1 может содержать одну или несколько токопроводящих изолированных жил 2.
В сердечнике 1 поверх каждой токопроводящей жилы 2 может быть наложен термический барьер 5 (фиг. 3). Поверх каждой токопроводящей жилы 2 может быть наложен экструдированный электропроводящий экран 6 (фиг 2). В сердечнике 1 поверх каждой токопроводящей изолированной жилы 2 может быть наложен экструдированный электропроводящий экран 7 (фиг. 2). В сердечнике 1 поверх экструдированного электропроводящего экрана 7 может быть наложен разделительный электропроводящий слой 8. В сердечнике 1 разделительный электропроводящий слой 8, наложенный поверх изоляции 3 каждой токопроводящей жилы 2, может быть выполнен из электропроводящей бумаги, или бумаги, или нетканого полотна. В сердечнике поверх изоляции 3 каждой токопроводящей жилы 2 может быть наложен металлический экран 9 из медных проволок. В сердечнике металлический экран 9, наложенный по внутренней оболочке 10 может быть выполнен из медной ленты.
В сердечнике металлический экран 9 по скрутке изолированных токопроводящих жил 2 может быть выполнен из медных проволок. В сердечнике поверх металлического экрана 9 может быть наложен разделительный слой 11 из стеклоленты. В сердечнике по скрученным изолированным или экранированным жилам 2 может быть наложена внутренняя оболочка 10. В сердечнике каждая токопроводящая жила 2 может быть снабжена термическим барьером 5. Сердечник может быть снабжен бронепокровом 12 из стальных оцинкованных лент, или стальных оцинкованных, или алюминиевых проволок.
Предлагаемая конструкция кабеля силового соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку его реализация возможна на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности.
Технология изготовления силового кабеля с наружной оболочкой из термопластичного полиуретана заключается в следующем:
- изготовление токопроводящих жил на волочильной машине или машине скрутки и уплотнение многопроволочных жил;
- наложение термического барьера производится методом обмотки на обмоточной машине;
- наложение изоляции производится методом экструзии или наложение трехслойной изоляции на экструзионных прессах;
- скрутка изолированных жил, наложение поясной изоляции производится на машине общей скрутки;
- наложение металлического экрана производится на линиях экранирования.
- наложение внутренней оболочки производится на экструзионном оборудовании;
- наложение защитного покрова (подушка под броню, броня) производится на машине наложения защитных покровов.
- наложение наружной оболочки производится на экструзионных линиях.
Использование предлагаемой наружной оболочки из термопластичного полиуретана позволяет в несколько раз увеличить эксплуатационные показатели силового кабеля, его прочность и износостойкость, снизить вероятность повреждения оболочки, тем самым увеличить надежность и безопасность кабеля в процессе его эксплуатации.