ОДНОЖИЛЬНЫЙ СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ С БУМАЖНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к конструкциям силовых кабелей, не распространяющим горение, пожаробезопасным, с алюминиевыми и медными жилами, с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом, в металлической оболочке, с оболочкой из поливилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности. Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках в электрических сетях на напряжение до 35 кВ переменного тока частотой 50 Гц.
Полезная модель относится к конструкциям электрических силовых кабелей, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенной пожароопасности, соответствующих требованиям по нераспространению горения, пониженного дымовыделения, пониженного выделения хлористого водорода при горении, например, на тепло- и гидроэлектростанциях, на предприятиях нефтегазового комплекса, на химических предприятиях, при строительстве высотных зданий, в метрополитенах, в подземных выработках и на ряде других объектов, на которых уделяется повышенное внимание пожаробезопасности.
Уровень техники
Известен силовой кабель, содержащий одну алюминиевую или медную токопроводящую жилу, поверх которой наложен экран из электропроводящей бумаги, бумажную изоляцию, экран по изоляции, выполненный из электропроводящей бумаги, пропитанные вязким или нестекающим пропиточным составом, алюминиевую или свинцовую оболочку, защитный покров выполнен из огнестойкого барьера, поверх которого наложена наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката, не распространяющего горение, с низким дымо-газовыделением и кислородным индексом не менее 35. (Патент RU №71024 U1, МПК Н01В 9/00, опубликовано 20.02.2008).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит одну токопроводящую жилу, два электропроводящих экрана (по токопроводящей жиле и по изоляции), бумажную изоляцию, пропитанную вязким или нестекающим составом, металлическую оболочку, наружную оболочку из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности. Кроме того, кабель удовлетворяет условию по нераспространению горения при прокладке в пучках.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении кабеля с бумажной изоляцией, не обладающей достаточной термостойкостью и с наружной оболочкой из поливинилхлоридного пластиката с недостаточными прочностными показателями, кроме того, в указанном аналоге присутствует огнестойкий барьер, которого нет в заявляемой конструкции кабеля.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой для прокладки в земле, содержащий последовательно размещенные элементы: токопроводящую жилу (1), полупроводящий экран (2) из лент электропроводящей кабельной бумаги по токопроводящей жиле, фазную изоляцию (3) из термостойкой изоляционной бумаги, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°С не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°С, полупроводящий экран (4) из лент электропроводящей кабельной бумаги по фазной изоляции, металлическую оболочку (5), слой из полимерных лент (7), и наружную оболочку (8) из полимерного материала, отличающийся тем, что между металлической оболочкой (5) и слоем из полимерных лент (7) размещен: антикоррозионный слой (6) из продуктов перегонки нефти, наружная оболочка (8) выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору шкала D не менее 40, фазная изоляция (3) выполнена из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с диэлектрической проницаемостью при температуре 60°С не менее 2,0. (Патент RU №187629 U1, МПК Н01В 9/00, опубликовано 14.03.2019).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит одну токопроводящую жилу, два электропроводящих экрана (по токопроводящей жиле и по изоляции), термостойкую бумажную изоляцию, пропитанную нестекающим составом, металлическую оболочку, антикоррозионный слой из продуктов переработки нефти (битум) и наружную оболочку из полимерного материала.
Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении кабеля с металлической оболочкой, изготовленной не только из свинцового сплава или сплава алюминия, но и из свинца и алюминия. Кроме того, в защитном покрове используется полимерный материал с отсутствием характеристик, отвечающих критериям пожаробезопасности кабеля (из описания известного технического решения явствует, что в изготовлении наружной оболочки кабеля использовался композиционный кабельный полиэтилен).
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении степени пожаробезопасности кабеля при увеличении температуры длительно-допустимых токовых нагрузках на токопроводящих жилах.
Достигается поставленная задача тем, что кабель силовой, не распространяющий горение, пониженной пожароопасности содержит токопроводящую жилу, экран по жиле из электропроводящей бумаги, пропитанную бумажную изоляцию из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанную нестекающим составом с температурой каплепадания не менее 108°С, экран по изоляции из электропроводящей бумаги, металлическую оболочку, слой битума, обмотку полимерными лентами и защитный шланг. При этом, защитный шланг кабеля выполнен из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, характеризующегося кислородным индексом не менее 35%, количеством выделяющегося при горении хлористого водорода не более 14% при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала защитного шланга не более 40 г/мм и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%. Токопроводящая жила может быть медной или алюминиевой, термостойкая бумажная изоляция пропитана нестекающим составом, а металлическая оболочка выполнена из свинца или его сплавов или алюминия или его сплавов. В том случае, если металлическая оболочка выполнена из свинца или его сплава, поверх слоя битума и обмотки полимерными термостойкими лентами может быть дополнительно наложена внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, на внутреннюю оболочку дополнительно наложена броня и в этом случае накладывается не защитный шланг, а наружная оболочка с меньшей толщиной.
Техническим результатом выполнения кабеля в данном конструкторском решении с материалами защитного шланга из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности, с пониженным дымо- и газовыделением в сочетании с термостойкой пропитанной бумажной изоляцией с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим составом с температурой каплепадания не менее 108°С является получение кабеля, удовлетворяющего требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке по категории «А» класса П1б.8.2.2.2. типа нг(A)-LS при длительно-допустимых токовых нагрузках и увеличении токов короткого замыкания на токопроводящих жилах.
Применение в изоляции термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим или вязким составом с температурой каплепадания не менее 108°С позволяет повысить длительно допустимую температуру нагрева токопроводящих жил до температуры не менее 90°С, повысить токовую нагрузку для кабелей на напряжение 1 и 6 кВ до 10%, для кабелей на напряжение 10 кВ и выше - до 15-20%. При этом важно обеспечить пожаробезопасность силового кабеля наружными покровами, например, наружной оболочкой типа ПВХ с указанными характеристиками. Пожарная безопасность кабеля обеспечивается применяемыми материалами оболочек, выполнением требований пожарной безопасности по ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Характеристики наружной оболочки удовлетворяют требованиям пожарной безопасности по ГОСТ 31565-2012 заявляемого силового кабеля. Кислородный индекс - одна из характеристик огнестойкости материала, изделия с кислородным индексом 35% относятся к классу пожаробезопасных. Другие характеристики поливинилхлоридного пластиката такие как количество выделяющегося при горении хлористого водорода не более 14% при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала защитного шланга не более 40 г/мм и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%) свидетельствуют о высокой степени пожаробезопасности применяемого материала.
Сочетание свойств термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим составом с температурой каплепадания не менее 108°С с двумя электропроводящими экранами позволяет избежать преждевременного старения изоляции и последующего повреждения в результате термической деструкции в течение всего срока эксплуатации. Роль экрана в кабеле выполняет металлическая оболочка, которая также в сочетании со слоем битума, обмоткой из полимерных (например, полиэтилентерефталатных лент) и наружной оболочкой из поливинилхлорида пониженной пожароопасности с указанными характеристиками, позволяет повысить степень пожаробезопасности силового кабеля до класса Π 16.8.2.2.2.
Испытания силового кабеля на требования пожарной безопасности показали, что при испытании по ГОСТ IEC 61034-2 снижение светопроницаемости при горении и тлении кабеля не более 20,69% (при норме 50%) по ГОСТу 31565-2012. Время достижения минимальной светопроницаемости - 32,12 мин, количество выделяемых газов галогеновых кислот в пересчете на Hcl не более 140 мг/г.
Таким образом, сочетание всех указанных характеристик заявляемой конструкции одножильного кабеля приводит к решению поставленной технической задачи.
Осуществление полезной модели
Кабель силовой, не распространяющий горение, на напряжение до 35кВ содержит изолированную медную или алюминиевую токопроводящую жилу. Изоляция выполнена из термостойкой кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной вязким или нестекающим составом с температурой каплепадания не менее 108°С.Поверх жилы и изоляции наложены экраны из электропроводящей бумаги, затем наложена металлическая оболочка из алюминия или его сплавов, свинца или его сплава, поверх которой наложен слой битума и обмотка двумя лентами из полиэтилентерефталатной пленки. Защитный шланг выполнен из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с указанными характеристиками.
Изготавливают кабель путем осуществления соответствующих технологических операций, последовательность которых определяется наличием и порядком расположения слоев материалов.
Для изготовления токопроводящей жилы кабеля используют медную или алюминиевую катанку. Наложение на токопроводящую жилу бумажной изоляции осуществляют на изолировочной машине. Затем заготовку подвергают сушке и пропитке. Далее на прессе накладывают металлическую оболочку. Слой битума и обмотку лентами полиэтилентерефталатной пленкой накладывают на стандартном оборудовании, по стандартной технологии кабельной промышленности.
Наложение внутренней оболочки производят на экструзионной линии. Далее на бронемашине на заготовку накладывают броню. Наружную оболочку накладывают на экструзионной линии.
Конструкция кабеля успешно опробована в условиях производства.