Взрывобезопасный герметизированный силовой кабель

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, для применения в электроустановках во взрывоопасных зонах всех классов, а также для подземных выработок, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ номинальной частотой 50 Гц.
Известен кабель силовой, содержащий как минимум три токопроводящие жилы, герметизированные синтетическими нитями, изолированные резиной и скрученные в сердечник вокруг жгута из невулканизированной резины, внутреннюю и наружную оболочки (Патент RU № 205101, МПК HO1B 9/02, опубликованный 28.06.2021).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении герметизированного кабеля с изоляцией, внутренней,  наружной оболочкой и герметизацией. На токопроводящую жилу может быть наложен огнестойкий барьер в виде обмотки из слюдосодержащих лент, металлический экран и броня (в частных случаях).
Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является выполнение изоляции и центрального жгута кабеля из резины.
Техническая задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в необходимости разработки герметизированного взрывобезопасного силового кабеля широкого диапазона применения для групповой прокладки в кабельных сооружениях и производственных помещениях, в том числе в пожаро- и взрывоопасных зонах, в том числе с возможностью сохранения работоспособности кабеля при пожаре.
Технический результат достигается тем, что кабель силовой взрывобезопасный содержит токопроводящие жилы, герметизированные синтетическими нитями, изолированные поливинилхлоридным пластикатом пониженной пожарной опасности и скрученные в сердечник вокруг герметизированного жгута, внутреннюю и наружную оболочки из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности. Для повышения огнестойкости кабеля на токопроводящие жилы может быть наложена обмотка из двух слюдосодержащих лент, а по каждой изолированной жиле может быть наложена обмотка лавсановой лентой. Для защиты от электрических помех и механических повреждений поверх внутренней оболочки может быть наложен металлический экран и броня. Между слоями брони может быть наложена лавсановая лента или лента из нетканого полотна для герметизации бронепокрытия. По наружной оболочке может быть наложен полупроводящий слой для защиты от статического электричества. Наружная оболочка кабеля может быть наложена с дальнейшим обжатием для исключения пузырьков воздуха.
Главными условиями взрывобезопасности, как следует из гл. 7.3 ПУЭ и ГОСТ Р 51330.13-99 (МЭК 60079-14-96) являются два условия:
1. Герметичность кабеля, исключающая проникновение взрывоопасных смесей внутрь полостей кабеля;
2. Искробезопасность.
Согласно  ГОСТ Р 58342-2019 к конструкции силовых взрывобезопасных кабелей предъявляются следующие требования:
внутренние и наружные промежутки между изолированными жилами силовых кабелей должны быть заполнены,
силовые кабели должны иметь профилированный сердечник из полимерного материала или резины, это обеспечивает продольную герметичность и стойкость кабеля к ударной нагрузке,
заполнение наружных промежутков между изолированными жилами должно быть осуществлено одновременно с наложением внутренней экструдированной оболочки из полимерной композиции,
кабели должны быть стойкими к воздействию механических ударов по ГОСТ 30610.1.10.
9
11
Таким образом, для того, чтобы изготовить силовой кабель, который возможно использовать во взрывоопасных зонах, прежде всего, необходимо обеспечить герметичность всех конструктивных элементов кабеля, исключающую проникновение взрывоопасных воздушных смесей внутрь полостей кабеля. Герметичность токопроводящих жил в данном случае обеспечивается использованием синтетических нитей. Синтетические нити заполняют воздушное пространство между проволоками в токопроводящих жилах, исключая проникновение воздушных включений. Использование в сердечнике при скрутке токопроводящих жил жгута из мягкого  негигроскопичного волокнистого или полимерного материала или из полимерной композиции с добавлением синтетических нитей обеспечивает заполнение промежутков в междужильном пространстве. Жгут при скрутке деформируется и заполняет внутренний промежуток между изолированными жилами, повторяя его форму, это обеспечивает продольную герметичность и стойкость кабеля к ударной нагрузке. Поверх скрученных изолированных жил накладывается внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, выпрессованная с одновременным заполнением наружных промежутков между жилами. Дальнейшую герметизацию осуществляет обмотка лавсановой лентой или лентой из нетканого полотна по изоляции и, проложенная между лентами брони (в случае бронированного кабеля), а также изготовление кабеля с обжатием по наружной оболочке для вытеснения воздушных пузырьков. Условие по искробезопасности позволяет выполнить металлический экран и полупроводящий слой по наружной оболочке, защищающий кабель от статического электричества. Поверхностное электрическое сопротивление при этом составляет не более 10Ом при относительной влажности (50±5)% и не более 10Ом при относительной влажности (30±5)%. В экранированных бронированных кабелях поверх металлического экрана для дополнительной герметизации накладывается экструзией разделительный слой из материала, соответствующего материалу внутренней оболочки.
Проверку кабеля на соответствие требованию продольной герметизации проводят на образцах длиной 0,5 м по ГОСТ IEC 60079-14.
Огнестойкость кабеля для обеспечения работоспособности кабеля при пожаре повышается за счёт обмотки по токопроводящим жилам из двух слюдосодержащих лент и изготовления изоляции, внутренней и наружной оболочек из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28. Для дополнительной защиты от механических воздействий и электрических помех дополнительно может накладываться броня и металлический экран. Заявляемый силовой кабель обеспечивает стойкость к воздействию механических ударов по ГОСТ 30630.1.10 с энергией удара 50 Дж.
Таким образом, предложенная конструкция герметизированного взрывобезопасного силового кабеля отвечает всем требованиям поставленной технической задачи: герметизированный взрывобезопасный силовой кабель можно применять для групповой прокладки в кабельных сооружениях и производственных помещениях, в том числе в пожаро- и взрывоопасных зонах, при этом силовой кабель полностью удовлетворяет требованиям по ГОСТ  Р 58342-2019 «Кабели силовые и контрольные для применения в электроустановках во взрывоопасных средах», каждый конструктивный элемент кабеля является необходимым признаком для достижения указанного технического результата, а совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата: создание герметизированного взрывобезопасного силового кабеля для групповой прокладки в том числе в пожаро- и взрывоопасных зонах с обеспечением работоспособности кабеля в условиях пожара.
Осуществляется заявляемая полезная модель следующим образом. Кабель силовой герметизированный взрывобезопасный выполнен в многожильном варианте. Токопроводящие жилы, герметизированные синтетическими нитями, соответствуют классам 1 или 2 по ГОСТ 22483 и должны быть уплотнёнными. Токопроводящие жилы могут быть однопроволочными или многопроволочными, круглой или секторной формы, токопроводящие жилы двужильных кабелей должны быть круглыми или сегментными. На токопроводящие жилы может быть наложен термобарьер из двух слюдосодержащих лент для обеспечения огнестойкости кабеля (в случае изготовления огнестойкого кабеля). Далее, на токопроводящие жилы кабеля или поверх слюдосодержащих лент наложена изоляция из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28. По каждой изолированной жиле может быть наложена обмотка лавсановой лентой, либо наложен полупроводящий слой для дополнительной герметизации и защиты от искрообразования. Изолированные жилы многожильных кабелей скручиваются правосторонней скруткой вокруг жгута из мягкого негигроскопичного волокнистого или полимерного материала или из полимерной композиции с добавлением синтетических нитей, который при скрутке деформируется и заполняет внутренний промежуток между изолированными жилами, повторяя его форму. Поверх скрученных жил может быть наложена обмотка лентами из полимерного или волокнистого материала. Заполнение наружных промежутков между изолированными жилами осуществляется при наложении внутренней экструдированной оболочки из поливинилхлоридной полимерной композиции пониженной пожарной опасности.
Поверх внутренней оболочки возможно наличие металлического экрана из одной или двух медных лент или из медных проволок, скреплённых медной лентой, основным назначением которого является защита от воздействия электромагнитных помех, а также отвод токов короткого замыкания (обеспечение искробезопасности). Экран из одной ленты накладывается обмоткой с перекрытием, из двух - обмоткой с зазором так, чтобы каждая лента перекрывала другую для исключения свободного пространства. Поверх экрана в экранированных бронированных кабелях может быть наложен экструзией разделительный слой из материала, соответствующего материалу внутренней оболочки для дополнительной герметизации. Поверх внутренней оболочки может быть наложена броня из стальных оцинкованных лент (или проволок) или лент алюминия или алюминиевого сплава (или проволок), предназначенная для защиты кабеля от механических воздействий и для защиты кабеля от значительных растягивающих усилий. Ленты брони накладываются с зазором так, чтобы верхняя лента перекрывала зазоры между витками нижней ленты, кроме того, для дополнительной герметизации между лентами брони прокладывается обмотка лавсановой лентой или лентой из нетканого полотна. Поверх внутренней оболочки или экрана, или брони или разделительного слоя наложена наружная оболочка кабеля. Внутренняя и наружная оболочки кабеля выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28. Наружная оболочка выполнена с обжатием. По наружной оболочке может быть наложен полупроводящий слой.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.