Кабель силовой для прокладки в земле

Область техники
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для прокладки в земле и эксплуатации в условиях передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении от 6 до 20 кВ и частотой до 50 Гц.
Уровень техники
Из уровня техники известен кабель силовой с увеличенной длительно допустимой температурой нагрева токопроводящих жил, не распространяющий горение, пониженной пожароопасности, содержащий три токопроводящие жилы с фазной бумажной изоляцией, заполнение промежутков между скрученными изолированными жилами жгутами из кабельной бумаги, поясную изоляцию, полупроводящий экран из ленты электропроводящей кабельной бумаги с перекрытием поверх поясной изоляции, свинцовую оболочку, слой из термически стойких лент поверх свинцовой оболочки, броню в виде двух лент из оцинкованной стали, подушку под броню и наружную оболочку из полимерных термопластичных полиолефиновых композиций, не содержащих галогенов, с кислородным индексом не менее 34%, при этом в конструкции кабеля для фазной, поясной изоляции и жгутов используется термостойкая изоляционная кабельная бумага с температурой нагревостойкости 90°C и нестекающий изоляционный пропиточный состав с кинематической вязкостью не мене 30 cst (сантистокс) при температуре 120°C (см. Патент РФ на полезную модель №170263, 19.04.2017 г.) по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип) полезной модели.
Недостатком данного аналога является то, что эксплуатационные характеристики силового кабеля не обеспечивают в полной мере надежность и долговечность при его прокладке и эксплуатации в земле, в частности при температуре до минус 15°C. Это связано с отсутствием необходимой защиты кабеля от влаги, его низкой коррозионной стойкостью, а также недостаточной твердостью и стойкостью трудногорючих полимерных композиций оболочки к механическим нагрузкам, которые возникают при прокладке кабеля в земле. Кроме того, нижняя граница значения длительно допустимой температуры нагрева токопроводящей жилы такого кабеля составляет 80°C, что не во всех случаях является достаточным при работе на высокой мощности. Указанные конструктивные недостатки аналога могут привести к повреждению кабеля в процессе прокладки и/или эксплуатации.
Сущность полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции кабеля, который бы обладал высокой надежностью как при прокладке, так и при эксплуатации в земле.
Технический результат полезной модели заключается в повышении устойчивости кабеля к повреждениям.
Указанный технический результат достигается в заявленной полезной модели за счет того, что кабель содержит элементы: три основные токопроводящие жилы с фазной бумажной изоляцией из термостойкой изоляционной бумаги, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°C не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°C, скрученные между собой с заполнением промежутков между жилами жгутами из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, поясную изоляцию из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°C не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°C, полупроводящий экран из ленты электропроводящей кабельной бумаги, наложенный с перекрытием поверх поясной изоляции, металлическую оболочку, слой из полимерных лент и наружную оболочку из полимерного материала, при этом между металлической оболочкой и слоем из полимерных лент размещен антикоррозионный слой из продуктов перегонки нефти, наружная оболочка выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору шкала D не менее 40, фазная и поясная изоляции, жгуты выполнены из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°C, а нестекающий изоляционный пропиточный состав имеет диэлектрическую проницаемостью при температуре 60°C не менее 2,0.
Согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- в качестве пропиточного состава фазной и поясной бумажной изоляции использован состав марки ND-424;
- металлическая оболочка выполнена из сплава свинца или алюминия;
- кабель содержит полупроводящий экран из лент электропроводящей бумаги по токопроводящей жиле;
- между слоем из полимерных лент и наружной оболочкой дополнительно расположены подушка под броню, выполненная из полимерных материалов, и броня из двух лент из оцинкованной стали.
В заявленной конструкции кабеля за счет наличия токопроводящих жил, фазной изоляции из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°C, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°C не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°C и диэлектрической проницаемостью при температуре 60°C не менее 2,0, жгутов из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, поясной изоляции из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°C не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°C и диэлектрической проницаемостью при температуре 60°C не менее 2,0, полупроводящего экрана обеспечивается высокая длительно допустимая температура нагрева токопроводящей жилы кабеля (не менее 90°C) и максимальная температура токопроводящей жилы при коротком замыкании, равная 250°C. Это позволяет не допустить преждевременного старения изоляции и последующего повреждения в результате термической деструкции в течение всего срока эксплуатации.
При этом сочетание металлической оболочки, антикоррозионного слоя, слоя из полимерных лент и наружной оболочки с указанной твердостью обеспечивает высокую прочность кабеля, его коррозионную стойкость и влагостойкость, что предотвращает повреждение кабеля при прокладке в земле 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 устойчивости кабеля к повреждениям.
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
Полезная модель поясняется фигурами 1 и 2, на которых схематично показана конструкция кабеля в разрезе.
На фиг. 1 показана конструкция кабеля в разрезе по п. 1 формулы,
На фиг. 2 показана конструкция кабеля в разрезе по п. 6 формулы.
Раскрытие полезной модели
Заявленный силовой кабель содержит следующие элементы: токопроводящие жилы (1), с фазной изоляцией (2), скрученные между собой с заполнением промежутков между жилами в виде жгутов из термостойкой изоляционной кабельной бумаги (3), поясную изоляцию (4) из термостойкой изоляционной кабельной бумаги, полупроводящий экран (5) по поясной изоляции, металлическую оболочку (6), антикоррозионный слой (7), слой из полимерных лент (8) и наружную оболочку (9).
Токопроводящая жила (1) может быть выполнена, например, из меди или алюминия.
Фазная изоляция (2) изготовлена из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°C, пропитанной нестекающим составом повышенной вязкости. Предпочтительно применяется состав с кинематической вязкостью при температуре 120°C не менее 30 сСт (сантистокс), с температурой каплепадения не менее 108°C и диэлектрической проницаемостью при температуре 60°C не менее 2,0. В качестве примера может применяться состав марки ND-424. Сочетание указанных материалов будет обеспечивать работоспособность кабеля с увеличенной температурой нагрева токопроводящих жил в течение всего срока эксплуатации.
Жгуты изготовлены из термостойкой изоляционной кабельной бумаги (3) с температурой нагревостойкости не менее 105°C.
Поясная изоляция (4) изготовлена из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°C.
Полупроводящий экран по жиле (10) и по поясной изоляции (5) выполняется из лент электропроводящей кабельной бумаги.
Металлическая оболочка (6) может быть выполнена из сплава алюминия или свинца. В зависимости от диаметра кабеля под металлической оболочкой номинальная толщина металлической оболочки может составлять от 1,05 до 1,96 мм.
Антикоррозионный слой (7) изготовлен из продуктов перегонки нефти с температурой хрупкости не выше минус 15°C, в частности битума, и имеет толщину, как правило, до 1 мм.
Слой из полимерных лент (8) может выполняться, в частности, из полиэтилентерефталата. Толщина ленты, как правило, составляет до 0,05 мм.
Наружная оболочка (9) выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору шкала D не менее 40. В частности, для его изготовления могут применяться композиции кабельного полиэтилена. В зависимости от диаметра кабеля под наружной оболочкой номинальная толщина наружной оболочки может составлять от 1,8 до 3,0 мм.
В частном случае реализации полезной модели между слоем из полимерных лент и наружной оболочкой расположены подушка под броню (11), выполненная из полимерных материалов, и броня из двух лент оцинкованной стали (12).
В зависимости от диаметра кабеля по металлической оболочке номинальная толщина подушки под броню может составлять от 1,4 до 2,2 мм.
Заявленный кабель изготавливают следующим способом.
Токопроводящие жилы проводника (1) производят посредством любой из известных специалисту в кабельной промышленности технологии.
Наложение фазной изоляции (2) и полупроводящего экрана (10) осуществляют на изолировочных машинах типа М4-ВР8.
Скрутку токопроводящих жил с одновременным заполнением жгутами (3), наложение поясной изоляции (4) и полупроводящего экрана (5) осуществляют на крутильно-изолировочных машинах типа МКРА 3×1600. Пропитку изоляции выполняют посредством известной специалисту в кабельной промышленности технологии.
Наложение металлической оболочки (6) проводят на прессах типа «Хансон-Робертсон» или П-6034.
Наложение подушки под броню (11) и наружной оболочки (9) осуществляют на экструзионных линиях.
Наложение антикоррозионного слоя (7), слоя из полимерных лент (8) и слоя из двух лент оцинкованной стали (12) осуществляют на оборудовании для наложения защитных покровов.
Таким образом, кабель описанной выше конструкции обладает рядом преимуществ, связанных с повышенной длительно допустимой температурой нагрева токопроводящей жилы, высокой герметичностью и прочностью при прокладке, которые обуславливают высокую стойкость кабеля к разрушениям при термическом, коррозионном и механическом воздействиях.
Следует отметить, что полезная модель не ограничена частными примерами реализации, приведенными в описании. Возможны иные варианты исполнения слоев кабеля в рамках приведенной совокупности существенных признаков, которые являются понятными для специалиста в данной области техники.