МНОГОЖИЛЬНЫЙ СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ С БУМАЖНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к конструкциям силовых кабелей не распространяющим горение, пожаробезопасным, с алюминиевыми и медными жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной вязким или нестекающим составом, в металлической оболочке, с оболочкой из поливилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности. Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в электрических сетях на напряжение до 35 кВ переменного тока частотой 50 Гц.
Полезная модель относится к конструкциям электрических силовых кабелей, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной пожароопасности и взрывоопасности, соответствующих требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке, пониженного дымовыделения, пониженного выделения хлористого водорода при горении, например, на тепло- и гидроэлектростанциях, на предприятиях нефтегазового комплекса, на химических предприятиях, при строительстве высотных зданий, в метрополитенах, в подземных выработках и на ряде других объектов, на которых уделяется повышенное внимание пожаробезопасности.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой для прокладки в земле, содержащий три токопроводящие жилы (1), с фазной изоляцией (2) из термостойкой изоляционной бумаги, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°С не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°С, скрученные между собой с заполнением промежутков между жилами жгутами (3) из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, поясную изоляцию (4) из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, полупроводящий экран (5) из лент электропроводящей кабельной бумаги по поясной изоляции, металлическую оболочку (6), слой из полимерных лент (8) и наружную оболочку (9) из полимерного материала, отличающийся тем, что между металлической оболочкой (6) и слоем из полимерных лент (8) размещен: антикоррозионный слой (7) из продуктов перегонки нефти, наружная оболочка (9) выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору шкала D не менее 40, жгуты (3), фазная (2) и поясная изоляция (4) выполнены из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с диэлектрической проницаемостью при температуре 60°С не менее 2,0 (Патент RU №181131 U1, МПК Н01В 9/02, опубликован 05.07.2018).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит три токопроводящие жилы с фазной изоляцией из термостойкой изоляционной бумаги, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом, токопроводящие жилы скручены в сердечник с заполнением промежутков между жилами жгутами из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, полупроводящий экран из лент электропроводящей кабельной бумаги по поясной изоляции (в частных случаях исполнения), металлическую оболочку, антикоррозионный слой из продуктов перегонки нефти, слой из полимерных лент и наружную оболочку из полимерного материала.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении известного кабеля с характеристиками материала наружной оболочки, не обеспечивающими достаточный уровень пожаробезопасности кабеля по нераспространению горения при групповой прокладке и требований по экологической безопасности. В известном техническом решении заявлен силовой кабель для прокладки в земле, поэтому задачей прототипа являлась разработка конструкции кабеля, который бы обладал высокой надежностью как при прокладке, так и при эксплуатации в земле, а технический результат заключался в повышении устойчивости кабеля к повреждениям, отсюда и выбор материала наружной оболочки, обеспечивающий выполнение данной задачи (из описания известного технического решения явствует, что в изготовлении наружной оболочки кабеля использовался композиционный кабельный полиэтилен). В заявляемой полезной модели полимерным материалом для наружной оболочки и для внутренней оболочки (в частных случаях исполнения) является поливинилхлоридный пластикат пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в расширении арсенала силовых многожильных пожаробезопасных кабелей с бумажной изоляцией на переменное напряжение до 35 кВ, в разработке кабеля соответствующего требованиям пожаробезопасности по нераспространению горения при групповой прокладке по категории «А», с низкими показателями дымо- и газовыделения при горении и тлении в сочетании с высокими физико-механическими характеристиками наружной оболочки кабеля, в разработке кабелей, применяемых в пожаро- и взрывоопасных зонах, в повышении надежности эксплуатации многожильного кабеля при его эксплуатации в экстремальных условиях, характеризующихся воздействием высоких температур, загазованности, воздействием воды, сырости, механических повреждений.
3
Достигается поставленная задача тем, что кабель силовой, не распространяющий горение при групповой прокладке, пониженной пожароопасности на напряжение до 35 кВ, содержащий скрученные в сердечник токопроводящие жилы с фазной пропитанной бумажной изоляцией из термостойкой изоляционной бумаги, поясную изоляцию поверх скрученных изолированных жил из пропитанной термостойкой изоляционной бумаги, металлическую оболочку, слой битума, обмотку полимерными лентами и защитный шланг, выполненный из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением, характеризующийся прочностью при разрыве не менее 10 Н/мм, относительным удлинением при разрыве не менее 150%, кислородным индексом не менее 35% и количеством выделяющегося при горении хлористого водорода не более 14% при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала защитного шланга не более 40 г/мм и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%. Токопроводящие жилы кабеля могут быть медными или алюминиевыми, круглой или секторной формы, однопроволочными или многопроволочными, термостойкая бумажная изоляция пропитана вязким или нестекающим составом, а металлическая оболочка выполнена из свинца, свинцово-сурьмянистого сплава или алюминия. В том случае, если металлическая оболочка выполнена из свинца или свинцово-сурьмянистого сплава, поверх слоя битума и обмотки полимерными термостойкими лентами может быть дополнительно наложена внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, на внутреннюю оболочку дополнительно наложена броня из двух стальных оцинкованных лент, в этом случае накладывается не защитный шланг, а наружная оболочка, отличающаяся от защитного шланга меньшей толщиной.
Техническим результатом выполнения кабеля в данном конструкторском решении, с материалами защитного шланга из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, с пониженным дымо- и газовыделением, высокими физико-механическими характеристиками в сочетании с термостойкой пропитанной бумажной изоляцией с температурой нагревостойкости не менее 105°С является получение кабеля, удовлетворяющего требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке по категории «А» со сниженным дымообразованием при горении, высокими прочностными характеристиками и надежностью эксплуатации в условиях повышенной пожароопасности и взрывоопасности.
Сочетание свойств термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим или вязким составом с температурой каплепадания не менее 108°С с двумя электропроводящими экранами позволяет избежать преждевременного старения изоляции и последующего повреждения в результате термической деструкции в течение всего срока эксплуатации. Роль экрана в кабеле выполняет металлическая оболочка, которая также в сочетании со слоем битума, обмоткой из полимерных (например, полиэтилентерефталатных лент) и наружной оболочкой из поливинилхлорида пониженной пожароопасности с указанными физико-механическими и химическими характеристиками является практически 100% защитой изоляции от проникновении воды (сырости) в кабеле и защитой от механических повреждений, вследствие чего повышается надежность и длительность эксплуатации кабеля, так, например, при испытаниях на старение в термостате при температуре 100±2°С и продолжительностью старения не менее 168 часов, физико-механические характеристики защитного шланга изменяются не более чем на ±25%. Экологическая безопасность кабеля обеспечивается применяемыми материалами оболочек, выполнением требований ГОСТ 12.2.007.14 и требованиями пожарной безопасности по ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Таким образом, сочетание всех указанных характеристик заявляемой конструкции одножильного кабеля приводит к решению поставленной технической задачи.
Осуществление полезной модели Кабель силовой, не распространяющий горение, на напряжение до 35 кВ содержит три или четыре изолированные медные или алюминиевые токопроводящие жилы. Четырехжильные кабели имеют все жилы равного сечения или одну жилу (нулевую) меньшего сечения. Токопроводящие жилы могут быть круглой или секторной формы, однопроволочные или многопроволочные. Для изготовления токопроводящей жилы кабеля используют медную или алюминиевую катанку. Фазную изоляцию на токопроводящие жилы накладывают методом обмотки. Наложение на токопроводящую жилу бумажной изоляции осуществляют на изолировочной машине. Изоляция выполнена из термостойкой кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной вязким или нестекающим составом с температурой каплепадания не менее 108°С, пропитку изоляции осуществляют известным в кабельной промышленности способом. Затем заготовку подвергают сушке. Поверх фазной изоляции каждой жилы может быть наложен полупроводящий экран из электропроводящей кабельной бумаги (для кабелей напряжением 20÷35 кВ). Далее осуществляется скрутка изолированных (экранированных) токопроводящих жил с одновременным заполнением бумажными жгутами или жгутами из кабельной пряжи. На скрутку токопроводящих жил методом обмотки накладывается поясная изоляция из термостойкой кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной вязким или нестекающим составом с температурой каплепадания не менее 108°С. Поверх поясной изоляции может быть наложен полупроводящий экран из электропроводящей бумаги (для кабелей напряжением 6÷35 кВ). Затем на прессах проводят наложение металлической оболочки из алюминия, свинца или свинцово-сурьмянистого сплава, поверх которой накладывается слой битума и обмотка двумя лентами из полиэтилентерефталатной пленки. Слой битума и обмотку лентами полиэтилентерефталатной пленкой накладывают на стандартном оборудовании, по стандартной технологии кабельной промышленности. Защитный шланг выполнен из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с указанными характеристиками.
В кабелях с металлическим слоем из свинца или свинцово-сурьмянистого сплава поверх слоя битума и обмотки из двух лент полиэтилентерафталатной пленки может быть наложена внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности и далее на бронемашине на заготовку накладывают броню из двух стальных оцинкованных лент. В этом случае, вместо защитного шланга с увеличенной толщиной наносится наружная оболочка с уменьшенной толщиной слоя из аналогичного материала.
Наложение внутренней оболочки и наружной оболочки (защитного шланга) производят на экструзионной линии.
Изготавливают кабель путем осуществления соответствующих технологических операций, последовательность которых определяется наличием и порядком расположения слоев материалов.
Конструкция кабеля успешно опробована в условиях производства.