КАБЕЛЬ ОДНОЖИЛЬНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ С КОМБИНИРОВАННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ

КАБЕЛЬ ОДНОЖИЛЬНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ С КОМБИНИРОВАННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ
Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к электрическим кабелям, характеризующимся материалом и расположением изоляции и предназначенным для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках при номинальном напряжении 1 кВ частотой тока до 100 Гц, эксплуатируемых в условиях повышенной пожароопасности и взрывоопасности 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 и на ряде других объектов, на которых уделяется повышенное внимание пожаробезопасности.
Уровень техники
Известен огнестойкий кабель, включающий одну или несколько токопроводящих жил с комбинированной изоляцией, а также защитную оболочку; при этом огнестойкая изоляция каждой жилы выполнена в виде экструдированного сплошного концентричного слоя из композиционного материала, который впоследствии при воздействии высокой температуры превращается в керамику, а полимерная изоляция и защитная оболочка выполнены из полимерной безгалогенной композиции (Патент RU №58777 U1, МПК Н01В 7/02, опубликовано: 27.11.2006).
Признаки известного кабеля, являющиеся общими с заявленным техническим решением, заключаются в том, что кабель содержит одну токопроводящую жилу с комбинированной изоляцией, а также защитную оболочку,
при этом полимерная изоляция и защитная оболочка выполнены из полимерной безгалогенной композиции.
Причина, препятствующая получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в том, что композиционный материал, из которого выполнена изоляция жилы, впоследствии при воздействии повышенной температуры превращается в керамику.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель огнестойкий, содержащий одну или несколько токопроводящих жил, комбинированную изоляцию, а также внутреннюю и внешнюю оболочки. При этом изоляция каждой токопроводящей жилы выполнена двумя лентами методом совмещенной лентообмотки, нижняя из этих лент - стеклослюдяная, вторая, выполненная из резины на основе борсилоксанового каучука, укладывается поверх стеклослюдяной ленты, а внутренняя и внешняя оболочки выполнены из полиэтиленового пластиката методом экструзии (см. описание полезной модели к патенту RU №73117 U1, МПК Н01В 7/02, опубликовано 10.05.2008).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит одну токопроводящую жилу, комбинированную изоляцию, внутреннюю и наружную оболочки.
3
3
Причина, препятствующая получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении второго слоя изоляции жилы из ленты, выполненной из резины на основе борсилоксанового каучука, а также в выполнении внутреннего и наружного слоев кабеля из полиэтиленового пластиката. Дело в том, что в процессе термоокислительной деструкции борсилоксанового каучука образуется добавка НВО. При этом борная кислота при высоких температурах вначале переходит в метаборную, а затем в тетраборную кислоту и, наконец, в борный ангидрид, так что на каждой стадии происходит выделение молекулы воды. Данная вода, являющаяся внутренней для кабеля, обусловливает преждевременное разрушение внутреннего и внешнего слоев кабеля,
сокращая тем самым срок его службы при повышенных температурах. Выполнение же указанных слоев из полиэтиленового пластиката дополнительно усугубляет данный недостаток кабеля по прототипу.
Раскрытие полезной модели
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности, долговечности и безопасности кабеля при его эксплуатации в условиях, характеризующихся длительным воздействием повышенных температур и механических нагрузок.
Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в повышении механических параметров изоляции жилы путем замены борсилоксанового каучука на силанольно-сшитый полиэтилен, а также в использовании для внутренней и наружной оболочек кабеля материалов, не содержащих галогенов и характеризующихся повышенным кислородным индексом.
Достигается технический результат в заявленной полезной модели тем, что кабель одножильный огнестойкий с комбинированной изоляцией содержит токопроводящую жилу, покрытую комбинированной изоляцией, выполненной в виде наложенной непосредственно на токопроводящую жилу обмотки из слюдосодержащих лент, поверх которой наложен слой из силанольно-сшитого полиэтилена, а также последовательно наложенные на изолированную токопроводящую жилу внутреннюю оболочку и наружную оболочку, при этом упомянутая внутренняя оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45%, а упомянутая наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%.
Отличительные признаки заявленного кабеля заключаются в выполнении второго слоя комбинированной изоляции жилы из силанольно-сшитого полиэтилена, а также в выполнении внутренней и внешней оболочек кабеля из полимерных композиций, не содержащей галогенов, с соответствующими кислородными индексами.
Осуществление полезной модели
Кабель одножильный огнестойкий с комбинированной изоляцией содержит токопроводящую жилу (выполненную одно- или многопроволочной, преимущественно медной), при этом токопроводящая жила покрыта пожаро-стойкой комбинированной изоляцией, состоящей из двух слоев. Первый слой изоляции токопроводящей жилы выполнен в виде обмотки из двух слюдосодержащих лент, наложенных непосредственно на токопроводящую жилу в одну сторону по спирали с перекрытием не менее 48%. При этом каждая слюдосодержащая лента выполнена, например, в виде слоистой композиции из слюдяной бумаги и ткани из стеклянных нитей, склеенных между собой кремнийорганическим связующим. Поверх первого слоя изоляции токопроводящей жилы наложен второй слой изоляции, который выполнен из силанольно-сшитого полиэтилена и который выполняет роль основной изоляции жилы при длительной эксплуатации кабеля в отсутствие пожара. Сшитые полиэтилены, как известно, получают перекисным, силанольным или радиационным способами. Наиболее распространена силанольная сшивка, при которой поперечные связи между линейными молекулами состоят из групп ≡Si-O-Si≡. Это обеспечивает высокую надежность и долговечность изоляции жил кабеля при его эксплуатации в условиях повышенных температурных и механических нагрузок. Так, температура начала плавления силанольно-сшитого полиэтилена составляет 92°C, а температура начала его термоокислительной деструкции составляет 254°C, что заметно превышает соответствующие показатели для перекисно- и радиационно-сшитого полиэтиленов. Кроме того, силанольно-сшитый полиэтилен характеризуется большей плотностью структурной сетки по сравнению с перекисно-сшитым полиэтиленом (примерно на 30%) и радиационно-сшитым полиэтиленом (в три раза), что приводит к уменьшению газопроницаемости, а также к повышению его химической стойкости и прочности благодаря снижению гибкости цепных молекул и обеднения конфигурационного набора, влияющих на энтропию активации
диффузионного переноса. Кабель также содержит расположенные снаружи по отношению к изолированной токопроводящей жиле внутреннюю оболочку, выполненную из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45%, и наружную оболочку, выполненную из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%.
Изготавливают кабель путем осуществления соответствующих технологических операций, последовательность которых определяется наличием и порядком расположения описанных выше слоев материалов.
Токопроводящую жилу изготавливают из медной проволоки, традиционной для электрических кабелей. Наложение первого слоя изоляции (слюдосодержащие ленты) на токопроводящую жилу осуществляют на лентообмоточных машинах, после чего методом экструзии поверх слоя слюдосодержащих лент укладывают слой силанольно-сшиваемого полиэтилена. При этом температура жилы, выходящей из экструдера, составляет 165-175°C. Затем полученную таким образом изолированную жилу охлаждают в воде, находящейся под давлением 0,3-1,2 МПа и имеющей температуру на 5-15°C меньше нижней границы фазового перехода полиэтилена из вязко-текучего состояния в аморфно-кристаллическое до достижения температуры токопроводящей жилы, соответствующей по крайней мере нижней границе режимной температуры силанольной сшивки полиэтилена. Далее осуществляют силанольную сшивку полиэтилена изоляции жилы, путем выдерживания этой жилы при режимной температуре силанольной сшивки полиэтилена.
Наложение внутренней и наружной оболочек осуществляют на экструзионой линии. Наложение обмотки из стеклоленты и экрана осуществляют на известном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.
Образцы кабеля были испытаны на нераспространение горения при групповой прокладке по ГОСТ IEC 60332-3-22 и на огнестойкость по ГОСТ IEC 60331-21. Результаты испытаний приведены в следующей таблице.