КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ХОЛОДОСТОЙКИЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей с резиновой изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на переменное напряжение 6, 10, 15, 20, 30, 35 кВ номинальной частотой 50 Гц для сетей с заземленной и изолированной нейтралью.
Уровень техники
Известен кабель силовой на напряжение 10 и 20 кВ с медными или алюминиевыми токопроводящими жилами, по каждой жиле наложен экструзией электропроводящий экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, по экрану наложена экструзией изоляция из композиции сшитого полиэтилена, поверх изоляции - второй экран из электропроводящей сшитой композиции, поверх электропроводящего экструдированного экрана на каждую жилу наложен слой из электропроводящих лент, поверх электропроводящих лент наложен металлический экран из наложенных повивом медных проволок, скрепленных медной лентой, на скрученный из трех экранированных жил сердечник наложено экструзией заполнение пространства между жилами из высоконаполненной полимерной композиции, в зависимости от конструкции и назначения кабеля может быть наложена внутренняя оболочка из экструдированной полимерной композиции, броня из стальной ленты и оболочка из экструдированной полимерной композиции (МЭК 60502-2: 2005 «Кабели силовые с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)». Часть 2. Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля на напряжение 10 и 20 кВ, с металлическими жилами, на каждую из которых наложены первый электропроводящий слой, изоляция, второй электропроводящий слой, слой из электропроводящих лент, металлический экран, наложены внутренняя оболочка и наружная оболочка.
Причиной, препятствующей получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, является выполнение изоляции токопроводящих жил из сшитого полиэтилена.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой, в котором поверх каждой токопроводящей жилы последовательно наложены слои, а именно первый электропроводящий экран, изоляция, второй электропроводящий экран, слой из электропроводящей ленты и металлический экран, указанные токопроводящие жилы с перечисленными слоями скручены в сердечник либо непосредственно, либо вокруг жгута, выпрессованного из полимерного материала, поверх указанного сердечника последовательно наложены либо разделительный слой, внутренняя оболочка и наружная оболочка, либо разделительный слой, внутренняя оболочка, броня и наружная оболочка, либо внутренняя оболочка и наружная оболочка, либо внутренняя оболочка, броня и наружная оболочка, при этом упомянутая изоляция выполнена из этиленпропиленовой резины с усиливающим гидрофобным наполнителем, упомянутые первый и второй электропроводящие экраны выполнены из этиленпропиленовой резины, содержащей сажу, а упомянутая броня выполнена либо из стальных оцинкованных лент, либо из стальных оцинкованных проволок (Патент RU №152230 U1, МПК Н01В 3/00, опубликовано 10.05.2015).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении кабеля на напряжение 6, 10, 15, 20, 30, 35 кВ, с токопроводящими жилами, изолированными резиной на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей усиливающий гидрофобный наполнитель, в выполнении электропроводящих экранов из этиленпропиленовой резины, содержащей сажу, содержащим слой из электропроводящей ленты и металлический экран, в выполнении внутренней и наружной оболочек из полимерных материалов.
Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является то, что внутренняя и наружная оболочки выполнены из материалов, обеспечивающих стойкость кабеля к воздействию пониженной температуры окружающей среды до минус 50°С.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в выполнении кабеля силового с повышенной пропускной способностью, а именно с возможностью работы в номинальном режиме с температурой жилы до 105°С, в выполнении кабеля силового с изоляцией повышенной гибкости (по сравнению с кабелями с изоляцией из сшитого полиэтилена), а также в выполнении кабеля силового, обладающего стойкостью к воздействию пониженной температуры окружающей среды от минус 40°С до минус 65°С.
Технический результат достигается тем, что изоляция токопроводящих жил выполнена из резины на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей усиливающий гидрофобный наполнитель, электропроводящие экраны выполнены из этиленпропиленовой резины, содержащей сажу, а материалы внешней оболочки выполнены из холодостойких материалов, обеспечивающих стойкость кабеля к воздействию пониженной температуры окружающей среды в диапазоне от минус 40°С до минус 65°С.
Использование изоляции из этиленпропиленовой резины (резины на основе этилепропиленового каучука с содержанием усиливающего гидрофобного наполнителя), обладающей высокой электрической и термической стойкостью, а также использование первого и второго электропроводящего слоя из этиленпропиленовой резины (резины на основе этиленпропиленового каучука) с содержанием высокопроводящих саж позволяет выдерживать токовую нагрузку на 15-20% больше относительно кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена. Благодаря высоким термомеханическим характеристикам указанной резины изгиб кабеля вызывает незначительные механические напряжения слоев изоляции, что значительно снижает вероятность неравномерного распределения электрической напряженности в толщине изоляции.
Использование оболочек из холодостойких материалов позволяет применять кабель в районах с умеренным и холодным климатом, обеспечивает стойкость кабеля к воздействию пониженной температуры окружающей среды от минус 40°С до минус 65°С, в отличие от материалов оболочек, применяемых в кабеле-прототипе, обеспечивающих стойкость кабеля к воздействию пониженной температуры окружающей среды до минус 50°С, в зависимости от типа оболочки, с возможностью его прокладки при температуре до минус 40°С.
Достигается технический результат тем, что кабель силовой, содержащий поверх токопроводящей жилы последовательно наложенные слои, а именно первый электропроводящий экран, изоляцию, второй электропроводящий экран, слой из электропроводящей ленты, металлический экран, а также содержащий внутреннюю и наружную оболочки, при этом упомянутая изоляция выполнена из этиленпропиленовой резины с усиливающим гидрофобным наполнителем, а упомянутые первый и второй электропроводящие экраны выполнены из этиленпропиленовой резины, содержащей сажу, отличается тем, что наружная оболочка выполнена из холодостойких материалов, обеспечивающих стойкость кабеля к воздействию пониженной температуры окружающей среды.
Новые признаки заявленного технического решения полезной модели заключаются в том, что в кабеле применены совместно: изоляция токопроводящих жил из резины на основе этиленпропилендиенового каучука, содержащей усиливающий гидрофобный наполнитель, первый и второй электропроводящие экраны, выполненные из этиленпропиленовой резины, содержащей сажу, и наружная оболочка из холодостойких материалов.
Частными случаями исполнения кабеля, в зависимости от дополнительных требований по условиям эксплуатации, кроме основного по стойкости к воздействию пониженной температуры, является использование в качестве наружной оболочек следующих материалов:
- Безгалогенной композиции в холодостойком исполнении - при дополнительных требованиях по нераспространению горения и отсутствию в летучих продуктах, при горении кабеля, токсичного, коррозионно-активного хлористого водорода и других галогеносодержащих соединений.
- ПВХ пластиката пониженной горючести в холодостойком исполнении - при дополнительных требованиях по нераспространению горения;
- ПВХ пластиката в морозостойком исполнении - без дополнительных требований по условиям эксплуатации;
- Резины, не распространяющей горение в морозостойком исполнении, - при дополнительных требованиях к повышенной гибкости кабеля и нераспространению горения;
- Резины в морозостойком исполнении - при дополнительных требованиях к повышенной гибкости кабеля;
- Резины, не содержащей галогенов в морозостойком исполнении, - при дополнительных требованиях к повышенной гибкости кабеля и отсутствию в летучих продуктах, при горении кабеля, токсичного, коррозионно-активного хлористого водорода и других галогеносодержащих соединений.
В качестве внутренней оболочки материалов:
- Резины - при дополнительных требованиях к повышенной гибкости кабеля;
- ПВХ пластиката пониженной горючести - при дополнительных требованиях по нераспространению горения;
- мелонаполненной невулканизированной резиновой смеси, высоконаполненного поливинилхлоридного пластиката - без дополнительных требований по условиям эксплуатации;
- Безгалогенной композиции - при дополнительных требованиях по нераспространению горения и отсутствию в летучих продуктах, при горении кабеля, токсичного, коррозионно-активного хлористого водорода и других галогеносодержащих соединений.
Осуществление полезной модели
Кабель силовой содержит одну или несколько токопроводящих жил, предназначенных для прохождения электрического тока.
Поверх жилы методом экструзии накладывают первый электропроводящий экран, который выполнен из электропроводящей резины на основе этиленпропиленового каучука, содержащего высокопроводящую сажу, назначение первого экрана заключается в равномерном распределении напряженности электрического поля на границе токопроводящей жилы и слоя изоляции.
Поверх первого электропроводящего экрана методом экструзии накладывают изоляцию, выполненную из резины па основе этиленпропиленового каучука, содержащего усиливающий гидрофобный наполнитель, служащую основным электроизоляционным элементом и выдерживающую воздействие электрического поля.
Поверх указанной изоляции методом экструзии накладывают второй электропроводящий экран, который выполнен из того же материала, что и первый электропроводящий экран. Второй электропроводящий экран, служит для равномерного распределения напряженности между изоляцией и металлическим экраном.
Поверх второго электропроводящего экрана методом обмотки накладывают слой из электропроводящей ленты, представляющий собой электропроводящую бумагу, или электропроводящую полимерную ленту, или электропроводящую водоблокирующую ленту, служащий для выравнивания электрического поля в кабеле.
Поверх электропроводящей ленты на экранировочных машинах накладывают металлический экран, выполненный либо в виде множества медных проволок, поверх которых наложена либо медная лента, выполненная в виде обмотки, либо пасьма из медных проволок, выполненная в виде обмотки, либо в виде множества проволок из алюминия или алюминиевого сплава, обмотанных лентой, выполненной из алюминия или алюминиевого сплава. Основным назначением экрана является защита от воздействия электромагнитных помех, а также отвод токов короткого замыкания.
Изолированные и экранированные токопроводящие жилы многожильного кабеля скручены в сердечник на крутильных машинах. Между скрученными жилами возможно наличие жгута, выполненного из выпрессованного поливинилхлоридного пластиката, или из невулканизированной резиновой смеси, или из резины, не распространяющей горение, или из водоблокирующих лент.
Так как технический результат, который достигается при решении указанной задачи, заключается в использовании в кабеле материалов для изоляции с высокой электрической и термической стойкостью, то модификации кабеля с такими элементами конструкции, как разделительный слой, внутренняя оболочка, термический барьер и броня, на достижение технического результата не влияют и являются частными случаями исполнения при применении кабеля.
Кабель может содержать выполненный методом обмотки разделительный слой, выполненный из ленты крепированной или кабельной бумаги, или полипропиленовой ленты, или ленты нетканого полотна, или прорезиненной ткани, или огнезащитной ленты, или из водоблокирующей ленты.
Поверх разделительного слоя (или сердечника из скрученных жил) расположена внутренняя оболочка, которая выполнена либо из резины, либо из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, либо из мелонаполненной невулканизированной резиновой смеси, либо из высоконаполненного поливинилхлоридного пластиката, либо из безгалогенной композиции, либо из безгалогенной композиции в холодостойком исполнении.
Поверх внутренней оболочки методом обмотки может быть наложен термический барьер из медной или алюминиевой ленты или огнезащитных лент.
Кабель может содержать броню, расположенную поверх внутренней оболочки, при этом броня выполнена из стальных оцинкованных лент, либо стальных оцинкованных проволок, либо из проволок алюминия или алюминиевого сплава, служащую для защиты от значительных растягивающих усилий.
Поверх внутренней оболочки (или поверх брони) методом экструзии наложена наружная оболочка, выполненная из безгалогенной композиции в холодостойком исполнении, либо из ПВХ пластиката пониженной горючести в холодостойком исполнении, либо из ПВХ пластиката в морозостойком исполнении, либо из резины не распространяющей горение в морозостойком исполнении, либо из резины в морозостойком исполнении, либо из резины, не содержащей галогенов в морозостойком исполнении.
Конструкция кабеля успешно опробована в условиях производства.