КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ОГНЕСТОЙКИЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена и оболочкой из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении 6, 10, 15, 20, 35 кВ частотой 50 Гц при температуре окружающей среды от минус 65°С до плюс 60°С и относительной влажности воздуха до 98% при температуре плюс 35°С.
Известен огнестойкий силовой кабель для среднего и высокого напряжения по патенту WO / 2014/081096 от 21.11.2012, опубл. 05.30.2014, дата международной подачи 30.05.2013, имеющий три токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них первый электропроводящий слой из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, термобарьер из стеклослюдосодержащих лент, второй электропроводящий слой из электропроводящей ленты, металлический экран, экранированные жилы скручены в общий сердечник вокруг центрального заполнения, межфазное заполнение и наружную оболочку.
Недостатком кабеля по патенту WO / 2014/081096 является то, что второй полупроводящий слой выполнен обмоткой из электропроводящей ленты, что нарушает требования п. 5.2.1.5 ГОСТ 55025-2012, п. 7.2 МЭК 60502-2, п. 2 раздела Е части 10 HD 620 S2, согласно которым второй полупроводящий слой должен быть выполнен из экструдированной электропроводящей композиции. Основной функцией второго полупроводящего слоя является выравнивание электрического поля вокруг жилы. Полупроводящий слой из электропроводящей ленты будет менее эффективно выравнивать электрическое поле по сравнению с полупроводящим слоем из экструдированной электропроводящей композиции, т.к. электропроводящая лента накладывается обмоткой, что приведет к неравномерной толщине полупроводящего слоя. Уменьшение выравнивания электрического поля может привести к уменьшению срока службы изоляционной системы.
Недостатком кабеля по патенту WO / 2014/081096 является то, что такие кабели сохраняют огнестойкость при пожаре в течение короткого промежутка времени - не менее 90 минут. Данные кабели не могут использоваться на объектах, где показатель огнестойкости (ПО) должен соответствовать классу 1 по ГОСТ 31565-2012, т.е. не менее 180 минут.
Известен силовой огнестойкий кабель по патенту РФ на полезную модель №102424 (от 28.10.2010 опубл. 27.02.2011), имеющий три токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них первый электропроводящий слой из одной электропроводящей ленты, термобарьер из четырех стеклослюдосодержащих лент с перекрытием, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй электропроводящий слой из электропроводящей сшитой полимерной композиции, обмотку лентой из электропроводящего материала, металлический экран из медных проволок, скрепленных спирально наложенной медной лентой или пасьмой из медных проволок, экранированные жилы скручены в общий сердечник вокруг центрального заполнения, межфазное заполнение и экструдированную наружную оболочку;
Недостатком кабеля по патенту №102424 является то, что первый полупроводящий слой выполнен обмоткой из электропроводящей ленты, что нарушает требования п. 5.2.1.5 ГОСТ 55025-2012, п. 7.2 МЭК 60502-2, п. 2 раздела Е части 10 HD 620 S2, согласно которым первый полупроводящий слой должен быть выполнен из экструдированной электропроводящей композиции. Основной функцией первого полупроводящего слоя является выравнивание электрического поля вокруг жилы. Полупроводящий слой из электропроводящей ленты будет менее эффективно выравнивать электрическое поле по сравнению с полупроводящим слоем из экструдированной электропроводящей композиции, т.к. электропроводящая лента накладывается обмоткой, что приведет к неравномерной толщине полупроводящего слоя. Уменьшение выравнивания электрического поля может привести к уменьшению срока службы изоляционной системы.
Недостатком кабеля по патенту №102424 является то, что такие кабели сохраняют огнестойкость при пожаре в течение короткого промежутка времени - не менее 30 минут. Данные кабели не могут использоваться на объектах, где показатель огнестойкости (ПО) должен соответствовать классу 1 по ГОСТ 31565-2012, т.е. не менее 180 минут.
Недостатком кабеля по патенту №102424 является то, что при испытаниях таких кабелей на дымовыделение по ГОСТ Р МЭК 61034-2-2005 сохранение светопроницаемости составляет 58%. Данные кабели не могут использоваться на объектах, где показатель дымообразования (ПД) должен соответствовать классу 1 по ГОСТ 31565-2012, т.е. не менее 60%.
Известен силовой огнестойкий кабель по патенту РФ на полезную модель №103662 от 25.11.2010 опубл. 20.04.2011, имеющий три токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них 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.
Недостатком кабеля по патенту №103662 является то, что такие кабели сохраняют огнестойкость при пожаре в течение короткого промежутка времени - не менее 30 минут. Данные кабели не могут использоваться на объектах, где показатель огнестойкости (ПО) должен соответствовать классу 1 по ГОСТ 31565-2012, т.е. не менее 180 минут.
Недостатком кабеля по патенту №103662 является то, что при испытаниях таких кабелей на дымовыделение по ГОСТ Р МЭК 61034-2-2005 сохранение светопроницаемости составляет 59%. Данные кабели не могут использоваться на объектах, где показатель дымообразования (ПД) должен соответствовать классу 1 по ГОСТ 31565-2012, т.е. не менее 60%.
Задачей полезной модели является разработка конструкции огнестойкого силового кабеля рассчитанным на напряжение 6, 10, 15, 20, 35 кВ, и сохраняющего работоспособность при воздействии пламени в течение времени не менее 180 мин. с сохранением остаточной светопроницаемости не менее 60%.
Технический результат заключается в повышении показателя огнестойкости и показателя светопроницаемости кабеля.
Технический результат достигается тем, что кабель силовой огнестойкий, содержит три токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них 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, межфазное заполнение выполнено из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, марки HZ01BED, а наружная оболочка выполнена из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, марки HZ03EP/8000.
Металлический экран кабеля может быть выполнен из медных проволок, скрепленных спирально наложенной медной лентой или арамидной нитью.
Кабель может дополнительно содержать в конструкции жилы герметизирующие ленты и нити.
Также кабель может дополнительно содержать последовательно расположенные поверх межфазного заполнения экструдированную внутреннюю оболочку, броню в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием, или в виде спирально наложенных металлических проволок, поверх которых наложена обмоткой полимерная лента.
Также кабель может дополнительно содержать поверх межфазного заполнения водоблокирующий слой в виде обмотки, выполненной, по меньшей мере, из одной водоблокирующей ленты, наложенной с перекрытием и алюмополимерной ленты, наложенной продольно.
Также кабель может дополнительно содержать поверх наружной оболочки полупроводящий слой из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов.
Также кабель может дополнительно содержать поверх межфазного заполнения термобарьер в виде обмотки слюдосодержащей лентой, поверх которой допускается обмотка полимерной лентой.
Осуществление полезной модели
Полезная модель поясняется чертежом.
На фиг. 1 показан силовой кабель в разрезе.
Кабель силовой содержит три токопроводящие жилы 1 с герметизирующими элементами 2 внутри, поверх каждой из которых последовательно расположены первый электропроводящий экран 3, изоляция 4 из сшитой композиции полиэтилена, второй электропроводящий экран 5, обмотку лентой 6 из электропроводящего материала, металлический экран 7, медную ленту или арамидную нить 8. Жилы скручены в общий сердечник, вокруг центрального заполнения 9. Поверх сердечника кабель содержит межфазное заполнение 10, обмотку слюдосодержащей лентой 11, обмотку водоблокирующей лентой 12, наложенную продольно алюмополимерную ленту 13, внутреннюю оболочку 14, броню 15 в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием или в виде спирально наложенных металлических проволок, поверх которых наложена обмоткой полимерная лента 16, наружную оболочку 17, полупроводящий слой 18.
Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
В качестве токопроводящей жилы 1 и металлического экрана 7 используется медная катанка.
В качестве герметизирующих элементов 2 токопроводящей жилы используются водоблокирующие ленты и нити.
В качестве материала для электропроводящих экранов 3 и 5 используется электропроводящая сшитая полимерная композиция.
В качестве материала изоляции 4 кабеля используется сшитая композиция полиэтилена.
В качестве разделительного слоя 6 используется электропроводящая лента. В качестве скрепляющего слоя для экрана 8 используется медная лента или арамидная нить.
В качестве термобарьера 11 используется слюдосодержащая лента.
В качестве продольной герметизации 12 используется электропроводящая водоблокирущая лента.
В качестве поперечной герметизации 13 используется алюмополимерная лента.
В качестве материала центрального заполнения 9 используется поливинилхлоридный пластикат пониженной пожароопасности.
В качестве материала межфазного заполнения 10, внутренней оболочки 14 используется полиолефиновая композиция, не содержащая галогенов, марки HZ01BED, производимая фирмой Cabopol.
В качестве материала наружной оболочки 17 используется полиолефиновая композиция, не содержащая галогенов, марки HZ03EP/8000, производимая фирмой Cabopol.
В качестве материала проволок или лент брони 15 используется оцинкованная сталь, алюминий или алюминиевый сплав.
В качестве скрепляющего слоя для брони 16 используется полимерная лента.
В качестве материала полупроводящего слоя 18 используется полупроводящая полиолефиновая композиция, не содержащая галогенов.
Примененные для изготовления предлагаемого кабеля материалы выпускаются промышленно и широко используются при изготовлении силовых кабелей.
Токопроводящие жилы 1 изготавливают из проволоки, традиционной для электрических кабелей, скрутку в жилу с добавлением в нее герметизирующих элементов производят на обычном крутильном оборудовании.
Наложение электропроводящих экранов 3 и 5 и изоляции 4 и их сшивка осуществляется на линиях непрерывной вулканизации, а наложение центрального заполнения 9, межфазного заполнения 10, алюмополимерной ленты 13, экструдированной внутренней оболочки 14, наружной оболочки 17, полупроводящего слоя 18, осуществляют на экструзионном оборудовании.
Наложение металлического экрана 7 и брони 15, состоящей из спиралеобразно наложенных металлических проволок, а также скрутку экранированных жил в сердечник осуществляют на известном крутильном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.
Обмотку электропроводящей лентой 6, медной лентой 8, слюдосодержащей лентой 11, водоблокирующей лентой 12, скрепляющей полимерной лентой для брони 16, наложение брони 15, состоящей из металлических лент, осуществляют на обмоточных машинах, применяемых в кабельной промышленности.
Предлагаемый кабель силовой был испытан на нераспространение горения при групповой прокладке по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22, на определение оптической плотности дыма при горении и тлении по ГОСТ Р МЭК 61034-2-2005 и на сохранение работоспособности в условиях воздействия пламени на оборудовании по ГОСТ Р МЭК 60331-11 при приложении номинального рабочего напряжения. Результаты испытаний приведены в таблице 1.
Основываясь на результатах испытаний, представленных в таблице 1, можно сделать вывод, что предлагаемая конструкция кабеля обеспечивает не только соответствие требованиям по нераспространению горения в пучках, но и удовлетворяет классу ПД-1 по оптической плотности дыма при горении и тлении и классу ПО-1 по сохранению работоспособности кабельной линии при пожаре в течение времени более 180 мин.
Заявляемый огнестойкий силовой кабель рассчитан на напряжение 6, 10, 15, 20, 35 кВ, частотой 50 Гц, эксплуатации при температуре окружающей среды от минус 65°С до плюс 60°С и относительной влажности воздуха до 98% при температуре плюс 35°С и сохраняет работоспособность при воздействии пламени в течение времени не менее 180 мин.