КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ДЛЯ СЕТЕЙ ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННОГО ТРАНСПОРТА С ТЕРМОДАТЧИКОМ

Область техники
Заявленная полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии на постоянном токе, например в сетях электрифицированного транспорта.
Уровень техники
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является кабель силовой для передачи электрической энергии в сетях электрифицированного транспорта. Кабель содержит одну основную многопроволочную токопроводящую жилу, в наружном повиве которой расположены не менее двух дополнительных контрольных изолированных токопроводящих жил, выполненных из меди, поверх основной токопроводящей жилы наложена изоляция, выполненная из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, пропитанной изоляционным пропиточным составом, металлическую оболочку из свинцово-сурьмянистого сплава, антикоррозионный слой, подушку под броню, броню в виде двух лент из оцинкованной стали и наружную усиленную оболочку изготовленную из полиэтилена высокой плотности с продольными ребрами жесткости (см. Патент РФ на полезную модель RU 175767, Н01В 9/00 19.12.2017).
Указанный кабель прокладывают в условиях плотной городской застройки. Увеличение количества электрифицированного транспорта влечет за собой эксплуатацию кабеля в режиме максимальных нагрузок. Отсутствие возможности определить место зарождающегося дефекта не позволяет своевременно снизить нагрузку на кабель. Длительный перегрев влечет за собой повреждения кабеля, вплоть до пробоя. В случае выхода кабеля из строя необходимо максимально быстро провести ремонтные работы или замену дефектного участка. В связи с тем, что место повреждения кабеля не удается определить точно, требуется вскрывать линию на значительном протяжении, что влечет за собой значительные денежные затраты на ремонтные работы и потерю времени на согласование со смежными эксплуатирующими организациями. Отсутствие возможности определения места зарождающегося дефекта не позволяет своевременно снизить нагрузку на кабель, что существенно ухудшает эксплуатационные характеристики силового кабеля.
Сущность полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции кабеля, обладающего высокой эксплуатационной надежностью, которая выражается, в частности, в повышенной длительно допустимой температуре нагрева токопроводящих жил, устойчивости к механическим воздействиям, а также возможности мониторинга состояния кабеля.
Технический результат полезной модели заключается в повышении стойкости кабеля к повреждениям.
Указанный технический результат достигается в заявленной полезной модели за счет того, что кабель содержит последовательно размещенные элементы (слои): основную многопроволочную токопроводящую жилу, в наружном повиве которой размещены две или более дополнительные контрольные токопроводящие жилы, снабженные индивидуальной изоляцией из термостойкой изоляционной кабельной бумаги; изоляцию основной токопроводящей жилы из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, пропитанной изоляционным пропиточным составом; металлическую оболочку; антикоррозионный слой; подушку под броню; броню из металлических лент; и наружную оболочку с продольными ребрами жесткости. При этом в повиве токопроводящей жилы дополнительно размещен один или более термодатчик в виде оптического волокна в защитной оболочке. Кабельная бумага для изоляции контрольных и основной токопроводящих жил имеет температуру нагревостойкости не менее 110°С. Пропиточный изоляционный состав имеет температуру каплепадения не менее 105°С. Наружная оболочка выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору по шкале Д не менее 30.
Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- термодатчик выполнен из одномодового или многомодового оптического волокна;
- между антикоррозионным слоем и подушкой под броню дополнительно размещен слой из стеклосодержащих или стеклослюдосодержащих лент;
- металлическая оболочка выполнена из свинцово-сурьмянистого сплава.
- подушка под броню и наружная оболочка выполнена из композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35;
- подушка под броню и наружная оболочка выполнена из композиции поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 32;
- наружная оболочка выполнена из полиэтилена высокой плотности;
- броня выполнена из двух лент из оцинкованной стали.
В заявленной конструкции кабеля за счет наличия токопроводящих жил, изоляции из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 110°С, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с температурой каплепадения не менее 105°С обеспечивается высокая длительно допустимая температура нагрева токопроводящих жил кабеля (не менее 90°С). Это позволяет не допустить перегрева изоляции, ее преждевременного старения и последующего повреждения в результате термической деструкции кабеля.
Использование термодатчика в виде оптического волокна, размещенного в повиве основной токопроводящей жилы, дает возможность осуществлять мониторинг температуры жилы и с высокой точностью выявлять место зарождающегося дефекта, предотвращая повреждение кабеля. Это обусловлено тем, что волокно пропускает свет и точечно рассеивает его в местах перегрева, под воздействием упругих тепловых волн (эффект Рамана).
Сочетание слоев металлической оболочки, антикоррозионного слоя, подушки под броню, брони и наружной оболочки с продольными ребрами жесткости, выполненной из полимерного материала с твердостью по Шору по шкале Д не менее 30, обеспечивает высокую прочность кабеля и его коррозионную стойкость, что предотвращает повреждение кабеля при прокладке и его последующей эксплуатации в результате воздействия внешней среды.
Таким образом, все указанные признаки полезной модели направлены на достижение единого технического результата, заключающегося в повышении стойкости кабеля к повреждениям (термическим, механическим, коррозионным).
Приведенные частные случаи реализации полезной модели также направлены на достижение указанного технического результата. Однако они не являются единственно возможными формами воплощения предложенной конструкции, а показывают наиболее предпочтительные, с точки зрения указанного результата, варианты.
Краткое описание чертежей
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показан силовой кабель в разрезе.
На фиг. 1 показан основной вариант конструкции кабеля по п. 1 формулы;
На фиг. 2 показан вариант конструкции по п. 3 формулы с дополнительным слоем из стеклосодержащих или стеклослюдосодержащих лент.
Раскрытие полезной модели
Кабель силовой для сетей электрифицированного транспорта содержит одну основную много проволочную токопроводящую жилу (1), в наружном повиве которой размещено не менее одного термодатчика (2) из одномодового или многомодового оптического волокна в защитной оболочке и не менее двух дополнительных контрольных токопроводящих жил (3). Дополнительные контрольные токопроводящие жилы выполнены из меди и имеют индивидуальную изоляцию (4) из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 110°С. Поверх основной токопроводящей жилы (1) наложена изоляция (5), выполненная из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 110°С, пропитанной изоляционным пропиточным составом с температурой каплепадения не менее 105°С. Поверх изоляции (5) размещена металлическая оболочка (6) из свинцово-сурьмянистого сплава, снабженная антикоррозионным слоем (7), выполненным из продуктов перегонки нефти в виде битума или битумного состава, который предотвращает металлическую оболочку от разрушения от воздействия влаги в почве и блуждающих токов.
Поверх антикоррозионного слоя (7) размещена подушка (8) под броню.
Далее размещен слой брони (9) из металлических лент и наружная оболочка (10), выполненная с продольными ребрами жесткости, выполненная из полимерного материала с твердостью по Шору по шкале Д не менее 30, например, из полиэтилена высокой плотности.
Кроме того, в частном варианте реализации полезной модели, поверх антикоррозионного слоя может быть наложен слой из стеклосодержащих или стеклослюдосодержащих лент (11), повышающий огнестойкость кабеля и снижающий его горючесть.
Технология изготовления силового кабеля заключается в следующем.
Основная токопроводящая жила (1), термодатчик (2) и контрольные токопроводящие жилы (3), изготавливают известными в кабельной промышленности способами.
Наложение изоляций (4), (5) на основную и контрольные токопроводящие жилы осуществляют на изолировочных машинах типа М4БР-8.
Наложение металлической оболочки (6) может быть реализовано на прессе типа «Хансон - Робертсон». Нанесение антикоррозионного слоя (7) на металлическую оболочку, слоя стеклосодержащих или стеклослюдосодержащих лент (11) и брони (9) осуществляют на оборудовании для наложения защитных покровов.
Наложение подушки под броню (8) и наружной оболочки (10) проводят на экструзионных линиях.