КАБЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ НА НАПРЯЖЕНИЕ 6-20 кВ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно, к конструкциям кабелей электрических с изоляцией из сшитого полиэтилена, применяемых для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 15 и 20 кВ.
Известен силовой кабель в однофазном исполнении, содержащий металлическую токопроводящую жилу и последовательно расположенные на ней первый слой из электропроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, второй слой из изоляционного сшитого полиэтилена, третий слой из электропроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, слой из электропроводящей ленты, металлический экран из медных проволок и медной ленты, разделительный слой и оболочку из термопластичного полимерного материала (патент RU №34033, М.кл. H01B 9/00, опубликовано 20.11.2003).
Общими признаками для известного и заявленного кабеля являются тип изоляции (сшитый полиэтилен) и конструкция последующих слоев в приложении к трехфазному исполнению.
Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой на напряжение 10 и 20 кВ с тремя медными или алюминиевыми токопроводящими жилами круглой формы, 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 10-20 кВ с тремя алюминиевыми или медными жилами, на каждую из которых наложен первый экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляция из сшитой полимерной композиции и второй экран из электропроводящей полимерной композиции; а также в наложении металлического экрана, разделительного слоя и наружной оболочки.
Причиной, препятствующей получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается полезной моделью, является то, что токопроводящие жилы в сечении имеют круглую форму.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в уменьшении радиального размера кабеля и в уменьшении пустот между токопроводящими жилами.
Технический результат заключается в том, что токопроводящие жилы, покрытые слоями из электропроводящего экрана, изоляции и второго электропроводящего экрана, являются геометрически сопряженными.
Достигается технический результат в заявленной полезной модели тем, что кабель электрический на напряжение 6-20 кВ содержит три металлические токопроводящие жилы, поверх каждой из которых последовательно методом экструзии наложены три слоя, а именно, первый экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляция из сшитой композиции полиэтилена и второй экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, при этом указанные жилы с наложенными слоями скручены в сердечник, поверх которого последовательно наложены слой из электропроводящей ленты, металлический экран, разделительный слой и наружная оболочка из полимерной композиции, контур поперечного сечения каждой жилы представляет собой замкнутую плоскую фигуру, образованную отрезками двух прямых, секторной дугой радиуса R1, центральной дугой радиуса R2 и двумя боковыми дугами с одинаковым радиусом R3, так что упомянутые отрезки равны между собой и расположены относительно друг друга под углом более 90° без пересечения, концы отрезков, ориентированные в направлении геометрического центра кабеля, сопряжены между собой посредством центральной дуги, а другие концы отрезков сопряжены с соответствующими концами секторной дуги посредством соответствующих боковых дуг, при этом R1>R2>R3>3 мм, а первый экран выполнен толщиной от 0,6 мм до 1,1 мм.
Новые признаки заявленного технического решения полезной модели заключаются в том, что контур поперечного сечения каждой жилы представляет собой замкнутую плоскую фигуру, образованную отрезками двух прямых, секторной дугой радиуса R1, центральной дугой радиуса R2 и двумя боковыми дугами с одинаковым радиусом R3, так что упомянутые отрезки равны между собой и расположены относительно друг друга под углом более 90° без пересечения, концы отрезков, ориентированные в направлении геометрического центра кабеля, сопряжены между собой посредством центральной дуги, а другие концы отрезков сопряжены с соответствующими концами секторной дуги посредством соответствующих боковых дуг, при этом R1>R2>R3>3 мм, а первый экран выполнен толщиной от 0,6 мм до 1,1 мм.
На фиг. 1 изображен разрез заявленной конструкции кабеля электрического на напряжение 6-20 кВ.
Кабель электрический содержит три токопроводящие жилы 1, выполненные медными или алюминиевыми, однопроволочными, или скрученными из множества проволок и уплотненными, предназначенные для прохождения электрического тока.
На фиг. 2 изображен разрез токопроводящей жилы.
Контур поперечного сечения каждой жилы представляет собой замкнутую плоскую фигуру, образованную равными отрезками двух прямых (AB и CD), секторной дугой радиуса R1 (FE), центральной дугой радиуса R2 (BC) и двумя боковыми дугами с одинаковым радиусом R3 (FA и ED), так что концы отрезков, ориентированные в направлении геометрического центра кабеля, сопряжены между собой посредством центральной дуги BC, а другие концы отрезков сопряжены с соответствующими концами секторной дуги FE посредством соответствующих боковых дуг (FA и ED), при этом R1>R2>R3>3 мм.
Таким образом, жилы являются сопряженными, что позволяет уменьшить диаметр кабеля, а следовательно, и расход материалов на последующие слои кабеля. Токопроводящие жилы выполнены с радиусом закругления углов не менее 3,0 мм, что позволяет снизить напряженность электрического поля.
На каждую токопроводящую жилу методом экструзии накладывается первый экран 2 из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена толщиной от 0,6 до 1,1 мм, служащий для равномерного распределения напряженности электрического поля на границе токопроводящей жилы и слоя изоляции.
Кабель электрический также может содержать обмотку поверх токопроводящей жилы из синтетической электропроводящей ленты с целью снижения напряженности электрического поля на углах сектора.
Поверх первого экрана методом экструзии накладывается изоляция 3 из композиции сшитого полиэтилена, служащая основным электроизоляционным элементом и выдерживающая воздействие электрического поля.
Поверх изоляции методом экструзии накладывается второй экран 4 из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, служащий для равномерного распределения напряженности между изоляцией и металлическим экраном.
Экранированные изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого методом спиральной обмотки наложен слой 5 из ленты или лент электропроводящей бумаги, или электропроводящей полимерной ленты, или электропроводящего полотна нетканого, или электропроводящей водоблокирующей ленты, служащий защитой от механического повреждения второго электропроводящего экрана, а также служащий для выравнивания электрического поля в кабеле.
Поверх обмотки из электропроводящей ленты накладывается металлический экран 6, основным назначением которого является равномерное распространение нулевого потенциала по поверхности изоляции кабеля и пропускания токов короткого замыкания. Металлический экран выполняется из металлических проволок, скрученных в одном направлении, поверх которых в противоположном направлении методом обмотки с обеспечением электрического контакта наложена металлическая лента (или пасьма из металлических проволок), при этом проволоки и лента могут быть выполнены из меди, либо из алюминия или алюминиевого сплава. Металлический экран также может быть выполнен обмоткой из медных лент с перекрытием.
Поверх металлического экрана методом обмотки накладывается разделительный слой 7, необходимый для предотвращения затекания материала оболочки между проволок экрана в процессе изготовления. Разделительный слой выполняется из ленты или лент крепированной или кабельной бумаги, или прорезиненной ткани, или полипропиленовой ленты, или лент нетканого полотна, или водоблокирующей ленты.
Кабель электрический также может иметь броню, в этом случае поверх разделительного слоя накладывается внутренняя оболочка - подушка под броню из термопластичной полиэтиленовой композиции или из ПВХ пластиката, или из ПВХ пластиката пониженной горючести, или из ПВХ пластиката повышенной пожаростойкости, или из безгалогенной композиции, или термопластичного полиэтилена. Броня выполняется из металлических лент (стальных оцинкованных или алюминиевых) или металлических проволок (стальных оцинкованных или алюминиевых или из алюминиевого сплава).
Поверх разделительного слоя или поверх наложенной брони методом экструзии накладывается оболочка 8 из термопластичной полиэтиленовой композиции или из ПВХ пластиката, или из ПВХ пластиката пониженной горючести, или из ПВХ пластиката повышенной пожаростойкости, или из безгалогенной композиции.
Кабель электрический может быть выполнен в исполнении «г» и содержать поверх второго электропроводящего экрана слой из электропроводящей водоблокирущей ленты, а в качестве разделительного слоя содержать водоблокирующую ленту, что позволяет защищать кабель от распространения влаги. Кабель электрический может быть выполнен в исполнении «гж» и дополнительно к конструкции в исполнении «г» содержать герметизированную токопроводящую жилу, путем введения водоблокирующих нитей в процессе скрутки.
Кабель может быть выполнен в исполнении «2 г» и «2 гж» и дополнительно к конструкции в исполнении «г» или «гж» содержать поверх разделительного слоя обмотку с перекрытием из ламинированной алюмополимерной ленты.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.