КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ НА СРЕДНЕЕ ПЕРЕМЕННОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Предлагаемая полезная модель относится к кабельной промышленности, а именно к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для использования в распределительных сетях электрической энергии на напряжение от 6 до 35 кВ переменного тока частотой 50 Гц.
Известны различные технические решения в рассматриваемой области.
Так, известен кабель силовой (см. патент RU на полезную модель №42689, МПК Н01В 9/00, опублик. 10.12.2004), который содержит алюминиевую или медную токопроводящую жилу, экран по жиле из полупроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, изоляцию из сшитой композиции на основе полиэтилена, экран по изоляции из полупроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, слой из электропроводящей ленты, последовательно наложенные на слой из электропроводящей ленты, свинцовую оболочку, антикоррозионный слой, подушку под броню, броню из лент немагнитных металлов или сплавов и полимерную наружную оболочку.
В известной конструкции однофазного кабеля применена ленточная броня из немагнитного материала. В связи с этим, известный кабель можно использовать исключительно в условиях, когда на кабель могут действовать только радиальные нагрузки. Таким образом, известный кабель имеет ограничения по возможности использования.
Дополнительным недостатком является применение в известном силовом кабеле свинцовой оболочки, выполняющей функцию металлического экрана и герметизирующей оболочки. Такая оболочка обладает низкой термоустойчивостью, что приводит к недостаточной надежности кабеля.
Также, известен патент RU на полезную модель №167142 (МПК H01B 9/02, опублик. 27.12.2016) «Кабель силовой, не распространяющий горение, с секторными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена». Силовой кабель содержит три секторные многопроволочные, уплотненные токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них следующие слои, а, именно, экструдированный первый экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции полиэтилена, поверх экрана по токопроводящей жиле наложена изоляция из сшитого полиэтилена, поверх изоляции наложен второй экструдированный экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, указанные токопроводящие жилы с перечисленными слоями скручены в сердечник, затем на сердечник наложен обмоткой слой лент из электропроводящего материала, металлический экран, разделительный слой, внутренняя оболочка из полимерной композиции, не содержащей галогенов, и наружная оболочка из полимерной композиции, не содержащей галогенов. Наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов с прочностью при разрыве не менее 13 МПа, относительным удлинением не менее 160% и с кислородным индексом не менее 33%.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является патент RU №77491 (МПК H01B 9/00, опублик. 20.10.2008) «Кабель силовой однофазный на среднее переменное напряжение», который выбран в качестве прототипа. Кабель силовой однофазный на среднее переменное напряжение включает алюминиевую или медную токопроводящую жилу, электропроводящий экран по жиле, изоляцию из полимерного материала, электропроводящий экран по изоляции, первый разделительный слой, броню и наружную оболочку. Токопроводящая жила выполнена в виде круглой многопроволочной уплотненной жилы, броня выполнена из круглой проволоки из алюминиевого сплава, поверх которой наложен слой обмотки из полимерных лент.
Во всех известных решениях кабель выполнен в соответствии с традиционными нормативными требованиями - наружная оболочка выполнена одинарной, благодаря чему она сильно подвержена местным разрушениям.
По статистике, большая часть отказов кабельных линий происходит именно из-за местных разрушений наружных оболочек, которые происходят из-за травмирования оболочки в процессе монтажа или эксплуатации кабеля, или, что реже, при производстве кабеля.
Увеличение толщины одинарной наружной оболочки и изменение ее конструкции - нанесение продольных ребер, лишь незначительно отодвигают срок до ее разрушения.
Оболочка кабеля всегда находится в напряженном состоянии: от напряжений при неверно выбранной технологии наложения (в этом случае, напряжения могут быть как по оси кабеля, так и радиальными), в местах изгибов кабеля, от циклических температурных воздействий от токовой перегрузки - и, если на поверхности оболочки появляются повреждения в виде рисок, задиров, ударов и т.п, то эти места являются уже местными концентраторами напряжений. Суммарное воздействие сконцентрированных и постоянных напряжений в самой оболочке неизбежно приведет к образованию микротрещины, которая очень быстро прорастет до магистральной трещины вне зависимости от толщины оболочки. Тем самым будет нарушена герметичность оболочки, а вскоре и работа самого кабеля.
Таким образом, технической проблемой, существующей в настоящее время, являются проблемы, связанные с низкими эксплуатационными свойствами известных конструкций кабелей силовых. Создание предлагаемого технического решения направлено на решение данной технической проблемы, а, именно, на создание конструкции силового кабеля с улучшенными техническими характеристиками: с повышенной надежностью и степенью защиты от механических воздействий при прокладке в различных грунтах и условиях, а, следовательно, с повышенным сроком службы.
Технический результат заключается в улучшении технических характеристик силового кабеля на среднее переменное напряжение.
Достигается технический результат тем, что в кабеле силовом на среднее переменное напряжение, включающем алюминиевую или медную многопроволочную уплотненную токопроводящую жилу, электропроводящий экран по жиле, изоляцию из сшитого полиэтилена, электропроводящий экран по изоляции, первый разделительный слой, наружную оболочку, согласно полезной модели, поверх первого разделительного слоя наложены экран из медных проволок, скрепленных медной лентой, второй разделительный слой и внутренняя оболочка, поверх которой наложен барьерный слой. При этом, первый разделительный слой выполнен из электропроводящей водонабухающей ленты. Второй разделительный слой выполнен из водонабухающей ленты, обмотанной полипропиленовой лентой. Барьерный слой выполнен из полимерной ленты, например, полиэтилентерефталатной. Барьерный слой может быть также выполнен из стеклослюдинитовой ленты. Внутренняя и/или наружная оболочки выполнены из полиэтилена высокой плотности. Внутренняя и/или наружная оболочки могут быть также выполнены из композиций, не содержащих галогенов и не распространяющих горение. Экран из медных проволок выполнен с продольной и радиальной герметизацией.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется фиг., где:
1 - токопроводящая жила;
2 - внутренний электропроводящий экран;
3 - изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE);
4 - наружный электропроводящий экран;
5 - первый разделительный слой (электропроводящая водонабухающая лента);
6 - медный проволочный экран;
7 - медная лента;
8 - второй разделительный слой (водонабухающая лента, обмотанная полипропиленовой (алюмполимерной) лентой;
9 - внутренняя оболочка с барьерным слоем;
10 - наружная оболочка.
Кабель силовой на среднее переменное напряжение включает алюминиевую или медную токопроводящую жилу 1, электропроводящий экран 2 по жиле 1, изоляцию 3 из сшитого полиэтилена, электропроводящий экран 4 по изоляции 3, первый разделительный слой 5, наружную оболочку 10.
Поверх первого разделительного слоя наложены экран 6 из медных проволок, скрепленных медной лентой 7, второй разделительный слой 8 и внутренняя оболочка, которая представляет собой защитный слой 9, поверх которого наложен барьерный слой.
В таблице 1 приведены конструктивные характеристики одного из примеров выполнения предлагаемого кабеля.
Последовательность операций при изготовлении предлагаемого кабеля следующая:
- скрутка круглых токопроводящих жил осуществляется на фонарных крутильных машинах,
- наложение внутреннего экрана по жиле, изоляции из сшитого полиэтилена и экрана по изоляции производится одновременно на наклонной экструзионной линии,
- наложение обмотки из электропроводящей бумаги, экрана из медных проволок, скрепленных медной лентой, разделительного слоя и слоя из ламинированной алюмополимерной ленты - на 100 роличной крутильной машине,
- наложение экрана из круглых медных проволок - на крутильной машине;
- наложение внутренней оболочки из полимерной композиции - на экструзионной линии,
- наложение барьерного слоя на обмоточной машине;
- наложение наружной оболочки из полимерной композиции - на экструзионной линии.
Для производства предлагаемого кабеля предполагается использовать имеющееся оборудование кабельных заводов.
Материалы наружной и внутренней оболочек выбираются в зависимости от назначения кабелей:
- при прокладке в земле наружная и внутренняя оболочка могут быть из полиэтилена высокой плотности, а в качестве барьерного слоя может быть полимерная лента (например, полиэтилентерефталатная, или любая другая);
- при прокладке в обслуживаемых помещениях - обе оболочки могут быть из полимерных композиций, не содержащих галогенов, в качестве барьерного слоя может быть использована стеклослюдинитовая лента;
- при прокладке на открытых участках на эстакадах, при требованиях по нераспространению горения, возможно применение в обеих оболочках негорючих ПВХ, а в качестве барьерного слоя - стеклослюдинитовой ленты.
Преимущество предлагаемого решения:
выполнение оболочки двойной - наружной, подверженной внешним воздействиям (разрушение наружной оболочки не распространится на внутреннюю оболочку, т.к на пути разрушения стоит барьерный слой из другого материала, и трещина не прорастает через него) и внутренней, обеспечивающей работоспособность кабеля в течение всего срока службы при разрушении наружной оболочки.
Таким образом, предлагаемый кабель силовой однофазный на среднее переменное напряжение обладает улучшенными техническими характеристиками, по сравнению с известными конструкциями.