ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ СИЛОВЫХ УСТАНОВОК

Полезная модель относится к конструкции многожильных, преимущественно трехжильных, электрических кабелей, рассчитанных на рабочую температуру до 260°С и работающих в условиях высоких давлений до 40 МПа для питания силовых установок на рабочее напряжение до 6,0 кВ, например, погружных насосов, применяемых для извлечения нефти из скважин.
В настоящее время для эксплуатации в аналогичных условиях применяются кабели с жилами из этилен-пропилен-диеновой изоляцией и со свинцовой оболочкой, которая защищает резиновую изоляцию от воздействия пластовой жидкости и растворенных в ней газов, т.к. резиновая изоляция не стойка к воздействию пластовой жидкости. В качестве подушки в этих кабелях используются нетканые материалы из полиэфирных волокон или из комбинации полипропиленовых и полиэфирных волокон, которые подвержены гидролизу в горячей пластовой жидкости и в горячей воде, а также являются горючими материалами, как и изоляция из этилен-пропилен-диеновой резины.
Известен кабель электрический для электропитания погружных электродвигателей (RU 72092 U1, опубл. 27.03.2008), который в качестве основной имеет изоляцию из резины или пластмассы, покрытой бандажом, выполненным в виде оплетки из нитей. Эти материалы не позволяют увеличить нагревостойкость кабеля выше 160°С, несмотря на наличие подслоев из таких нагревостойких материалов, как фторопластовые и полиимидно-фторопластовые ленты. Кроме того, кабель содержит оболочку, увеличивающую его размер и массу.
Известен кабель электрический для электропитания погружных электродвигателей (RU 2302049 С1, опубл. 27.06.2007) с изоляцией из одной полиимидно-фторопластовой пленки, наложенной с перекрытием 50%, и двумя слоями экструдированного фторсополимера, один из которых является оболочкой, с подушкой из нетканого материала и броней из оцинкованной стали или из нержавеющей стали. Данный кабель за счет применения дополнительной оболочки из фторполимера имеет большие размеры и массу, а из-за отсутствия адгезии между слоями фторсополимера существует опасность вытягивания масла из погружного электродвигателя с последующим подъемом его по каналу между слоями фторсополимера под воздействием давления, а в случае разгерметизации - попадания пластовой жидкости по тому же каналу к наземным органам управления и их повреждения. В этом кабеле в качестве подушки применено нетканое полотно из полиэфирных волокон, которое растворяется в горячей пластовой жидкости и воде и является горючим материалом, что так же снижает надежность кабеля.
Наиболее близким к заявляемому кабелю является электрический кабель для электропитания погружных электродвигателей (патент RU 62478 U1, опубл. 10.04.2007) с комбинированной изоляцией из полиамидно-фторопластовых пленок, наложенных в четыре слоя, и изоляцией из фторсополимера, с подушкой из нетканого материала из полиэфирных волокон. Недостаток наиболее близкого аналога заключается в том, что пленочная изоляция и полиэфирная подушка являются горючими материалами.
Технической задачей полезной модели является повышение плотности тока в кабеле, уменьшение массы и габаритов кабеля, увеличение надежности, придание кабелю свойства нераспространения горения.
Задача решается тем, что электрический кабель для силовых установок содержит уложенные параллельно или скрученные с постоянным шагом токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией, и заключенные в общую броню из металлической ленты. Изоляция состоит из нижнего термообработанного слоя, наложенного на токопроводящую жилу и выполненного из четырех слоев двух полиимидных пленок, каждая из которых покрыта с одной или двух сторон фторсополимером, и верхнего слоя, плотно прилегающего к нижнему слою и выполненного из экструдируемого фторсополимера.
В частных вариантах выполнения заявляемого кабеля термообработанный слой может быть образован методом обмотки двух полиимидно-фторопластовых пленок с 50% перекрытием.
Для обеспечения плотного прилегания нижний и верхний слои изоляции могут быть выполнены сваренными между собой.
Для обеспечения противозадирных свойства кабеля в обоих направлениях броня может быть выполнена из нержавеющей или стальной оцинкованной ленты с антикоррозионным покрытием, и может иметь ступенчатый противозадирный профиль и наложена путем обмотки, например, с перекрытием 40-50%, номинальной толщиной 0,4 или 0,5 мм и номинальной шириной 15 или 20 мм.
Для защиты от механических повреждений поверх изоляции может быть наложена подушка методом обмотки с перекрытием не менее 40%, выполненная из стеклоленты или стеклоткани, не поддерживающих горение и не растворяющихся в горячей пластовой жидкости, при этом стеклолента или стеклоткань могут быть покрыты фторопластом.
Для быстроты идентификации между изоляцией и подушкой может быть проложена маркировочная лента из полимерного материала.
Нижний слой изоляции из термообработанного слоя, толщиной, например, 0,16-0,2 мм, наложенный на токопроводящую жилу и выполненный из четырех слоев двух полиимидных пленок на максимальную рабочую температуру до 260°С, покрытые с одной или двух сторон фторсополимером, например, на максимальную рабочую температуру до 260°С, и прошедшей обработку для увеличения адгезии, позволяет повысить прочность кабеля и обеспечить надежную герметизацию жил, предотвращая проникновение жидкости между токопроводящей жилой и изоляцией.
Верхний слой изоляции толщиной, например, 0,8-1,0 мм, из экструдируемого фторсополимера на температуру до 260°С, позволяет обеспечить высокую нагревостойкость и за счет высокой плотности предотвратить проникновение и растворение газов и жидкости.
Кроме того, использование слоев изоляции из полиимидно-фторопластовой пленки и фторсополимера позволяет сваривать указанные слои между собой с образованием плотной, прочной и герметичной с высокой степенью адгезии конструкции, кроме того, в результате предлагаемого подбора материалов слоев и их количества удалось повысить плотность тока в кабеле.
Для придания свойства не распространения горения, увеличения надежности, уменьшения габаритов и массы, заявляемого кабеля, все его конструктивные элементы выполнены из материалов не поддерживающих горение.
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. представлен продольный разрез заявляемого кабеля.
Электрический кабель содержит три уложенные параллельно медные жилы 1, каждая из жил 1 покрыта изоляцией. Изоляция состоит из нижнего термообработанного слоя, состоящего из четырех слоев 2 двух полиимидных пленок, покрытых с одной или двух сторон фторсополимером, и верхнего слоя 3, плотно прилегающего к первому слою и выполненного из экструдируемого фторсополимера. На изоляцию наложена подушка 4 из стеклолент. Медные жилы 1 заключены в общую броню 5.
Предлагаемая полезная модель может работать при температурах до 260°С, обеспечивает повышение плотности тока в кабеле, повышение надежности, уменьшение массы и габаритов кабеля, придает свойство не распространения горения.