Одножильный кабель с многопроволочной алюминиевой или медной жилой

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к электрическим кабелям для наземного транспорта или метро.
Известен одножильный кабель с многопроволочной алюминиевой жилой, включающий наружную изоляцию и размещенную вокруг жилы внутреннюю изоляцию, вокруг которой размещено приспособление для обеспечения срабатывания оборудования защиты при пробое кабеля и появлении токов короткого замыкания (одножильный кабель АСБЛУ 1×800+2×1,5, ГОСТ 18410-73 «Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией»).
В известном кабеле наружная влагозащитная оболочка выполнена из джута, а внутренняя изоляция - из пропитанной маслом бумаги, внутри размещена свинцовая оболочка, а приспособление для обеспечения срабатывания оборудования защиты при пробое кабеля и появлении токов короткого замыкания представляет собой контрольные жилы, намотанные по спирали вокруг токопроводящих жил.
Недостатками известного кабеля являются: высокие требования, предъявляемые к технике безопасности и большой вес кабеля, обусловленные наличием свинцовой оболочки; низкая пропускная способность кабеля из-за низкой рабочей температуры жилы, равной +70°С; невозможность прокладки кабеля под углом к горизонту, а тем более вертикально, из-за стекания пропиточного состава изоляции вниз внутри кабеля; максимальная допустимая температура проводника при коротких замыканиях составляет 160°С; постепенное разрушение свинцовой оболочки под воздействием электрохимической коррозии; крайне низкий уровень экологической безопасности изделия из-за наличия свинца.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является одножильный кабель с многопроволочной алюминиевой или медной жилой, включающий наружную оболочку и размещенную вокруг жилы внутреннюю изоляцию, вокруг которой размещено приспособление для обеспечения срабатывания оборудования защиты при пробое кабеля и появлении токов короткого замыкания, выполненное в виде двух концентрических проводников из меди, при этом первый проводник размещен вокруг слоя внутренней изоляции, вокруг первого проводника размещен слой основной изоляции, вокруг которой расположен второй проводник, заключенный между водоблокирующими слоями, оба слоя изоляции и наружная оболочка кабеля выполнены из полимера (RU, патент на полезную модель №150536, кл. Н01В 7/32, 2014 г.).
Недостатком известного кабеля является то, что невозможно осуществление мониторинга состояния изоляции кабеля и его работоспособности.
Технический результат, на достижение которого направлено настоящее техническое решение, заключается в возможности осуществления мониторинга состояния изоляции кабеля и его работоспособности путем подключения аппаратуры контроля к контрольным жилам, находящимся внутри изоляции кабеля. Поскольку контрольные жилы не находятся под потенциалом основных токоведущих элементов кабеля, мониторинг может производиться вне зависимости от того, находится кабель под нагрузкой или нет.
Указанный технический результат достигается тем, что в одножильном кабеле с многопроволочной алюминиевой или медной жилой, включающем наружную оболочку и размещенную вокруг жилы внутреннюю изоляцию, вокруг которой размещено приспособление для обеспечения срабатывания оборудования защиты при пробое кабеля и появлении токов короткого замыкания, выполненное в виде двух концентрических проводников из меди, при этом первый проводник размещен вокруг слоя внутренней изоляции, вокруг первого проводника размещен слой основной изоляции, вокруг которой расположен второй проводник, заключенный между водоблокирующими слоями, оба слоя изоляции и наружная оболочка кабеля выполнены из полимера, согласно полезной модели, в слое основной изоляции выполнены два диаметрально противоположно расположенных паза, в которых размещены контрольные проводники с медными жилами в изоляции из полимера, а поверх слоя основной изоляции с контрольными проводниками размещен разделительный слой из полиэтилентерефталатных лент.
На фиг. 1 изображен одножильный кабель с многопроволочной алюминиевой или медной жилой.
На фиг. 2 изображен увеличенный вид части одножильного кабеля с многопроволочной алюминиевой или медной жилой с обозначением паза в основном слое изоляции под контрольный проводник.
Одножильный кабель содержит многопроволочную алюминиевую или медную жилу 1; внутреннюю изоляцию 2, выполненную из полимера (например, сшитого полиэтилена); первый концентрический проводник 3 из меди (например, из медной ленты); слой 4 основной изоляции, выполненный из полимера (например, сшитого полиэтилена); контрольные проводники 5 с медными жилами и с изоляцией, идентичной основной изоляции; разделительный слой 6 из полиэтилентерефталатных лент, наложенный поверх изоляции и контрольных жил; два диаметрально противоположно расположенных паза 7 в основном слое 4 изоляции под диаметрально расположенные контрольные проводники 5; второй концентрический проводник 8 из медных лент; водоблокирующие слои 9; и оболочку 10, выполненную из полимера. В пазах 7 размещены два контрольных проводника 5.
Изготавливают кабель следующим образом.
На многопроволочной алюминиевой или медной жиле 1 размещают изоляцию 2, выполненную из полимера (например, сшитого полиэтилена). На изоляцию 2 плотно без зазоров навивают медную ленту для получения первого концентрического проводника 3, на котором размещают слой 4 основной изоляции, выполненный из полимера (например, сшитого полиэтилена). В момент наложения слоя 4 основной изоляции подготавливают два диаметрально противоположных паза 7, куда впоследствии закладываются контрольные проводники 5, выполненные в виде двух заранее изолированных полимерной изоляцией жил необходимого сечения. На изоляцию 4 плотно без зазоров навивают медную ленту для получения второго концентрического проводника 8, заключенного между водоблокирующими слоями 9, а затем накладывают оболочку 10, выполненную из полимера.
Одножильный кабель с многопроволочной алюминиевой или медной жилой может быть использован для передачи электрической энергии от тяговых подстанций к контактным проводам горэлектротранса. Такой кабель обеспечивает надежную и бесперебойную работу городского электротранспорта.
Многопроволочная алюминиевая или медная жила 1 обеспечивает удобство прокладки кабеля, благодаря своей гибкости. Полимерная изоляция 2 и 4 является современным типом изоляции и подбирается для конкретных условий прокладки кабеля, ее использование позволяет прокладывать кабель как под углом к горизонту, так и вертикально. Наличие двух концентрических проводников 3 и 8, выполненных из плотно (без зазоров) намотанных медных лент, обеспечивает более надежное срабатывание оборудования защиты при пробое кабеля и появлении токов короткого замыкания, поскольку концентрические проводники полностью покрывают поверхность жилы и дают сигнал при пробое в любой точке кабеля.
Наличие контрольных проводников 5 в слое 4 основной изоляции позволяет производить мониторинг состояния изоляции и работоспособности кабеля, благодаря чему повышается надежность и безопасность электроснабжения объектов за счет возможности оценки эксплуатационного ресурса кабеля и, как следствие, своевременного производства ремонтных мероприятий.
Ранее контрольные проводники интегрировались только в токоведущую жилу и в основном для кабелей с бумажно-пропитанной, а не с полимерной изоляцией, так как полимерная изоляция имеет однородную монолитную структуру, и во время разделки кабеля при монтаже арматуры неизбежно повреждение изоляции контрольных проводников при срезании изоляции с основной токопроводящей жилы, а удаление бумажно-пропитанной изоляции производится послойным снятием повива бумажных лент и повреждение контрольных проводников не происходит. Расположение контрольных проводников снаружи изоляции возможно для кабелей не всех конструкций, так как при этом не всегда удается обеспечить сохранность круглой формы кабеля и заполнение пустот между слоями кабеля, а также обеспечить сохранность контрольных проводников при прокладке кабеля и монтаже арматуры.
Ранее невозможно было осуществить мониторинг кабеля с полимерной изоляцией с помощью контрольных проводников в виде металлических жил, так как отсутствовало техническое решение по расположению металлических контрольных жил внутри полимерной изоляции кабеля.
Использование предложенного одножильного кабеля с многопроволочной алюминиевой или медной жилой обеспечивает возможность осуществления мониторинга состояния изоляции кабеля и его работоспособности путем подключения аппаратуры для контроля состояния изоляции кабеля к жилам контрольного проводника 5, находящимся внутри изоляции 4 кабеля, с помощью передачи и приема контрольно-измерительным прибором (на чертеже не обозначен) специальных сигналов различной частоты и напряжения по жилам контрольного проводника 5. При изменении характеристик таких сигналов прибор определяет состояние изоляции кабеля и его работоспособность. Поскольку жилы контрольного проводника 5 не находятся под потенциалом основных токоведущих элементов кабеля, мониторинг состояния кабеля может производиться вне зависимости от того находится кабель под нагрузкой или нет.
Данная конструкция кабеля позволяет подключить к жилам контрольного проводника кабеля дополнительное оборудование и осуществлять контроль изоляции кабеля в режиме реального времени и по всей длине кабеля.
Кроме того, предложенное техническое решение обеспечивает возможность разделки кабеля для монтажа арматуры без повреждения изоляции жил контрольного проводника, а также позволяет обеспечить сохранность круглой формы кабеля и возможность избежать пустот между слоями кабеля и, кроме того, сохранить герметичность конструкции кабеля.