ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ НЕЭКРАНИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к кабельной технике и может быть использована в конструкциях высоковольтных импульсных кабелей, предназначенных для одноразового использования.
Известны высоковольтные неэкранированные импульсные кабели, которые рассчитаны на использование при напряжении до 30, 50 и 150 кВ, способные передать не более пяти мощных импульсов тока, например КВИО-30, 50, 150. Эти кабели имеют диаметр от 3,8 мм до 21 мм и предназначены для одноразового применения. Они состоят из однопроволочных или многопроволочных медных жил различной гибкости диаметром от 3 мм до 6 мм и с изоляцией из полипропиленовых лент, скрепленных лентой из фторопласта-4Д, имеют наружные диаметры от 3,8 мм до 6,8 мм и обеспечивают передачу одного импульса тока при напряжении 30 кВ. («Электрические кабели, провода и шнуры». Справочник. Авторы: Н.И.Белорусов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлев, стр.133-137, Москва, «Энергоиздат». 1987 г.).
Известен также электрический кабель, изготовленный способом, при котором жила покрывается двумя обмотками в противоположных направлениях с двухслойным защитным покрытием (патент СССР №342382, кл. Н01В 13/02, 1967 г.).
Известен электрический кабель, состоящий из жилы и намотанного по спирали элемента с малой емкостной составляющей (а.с. СССР №1364115, кл. Н01В 7/00, 1981 г.).
Наиболее близким аналогом (прототипом) является высоковольтный неэкранированный кабель, состоящий из однопроволочной жилы и ленточной изоляции (а.с. СССР №288073, кл. Н01В 3/01, 1968 г.).
К недостаткам следует отнести недостаточно высокую надежность работы кабелей при напряженности электрического поля до 200 кВ/мм с
максимально допустимым током. Кабели имеют меньшее рабочее напряжение по сравнению с требуемым при использовании, а также завышенные размеры. В результате снижаются технологические возможности кабелей, поскольку значительный диаметр ограничивает возможности существующих кабелей. Оболочка известных кабелей имеет недостаточную механическую прочность, велика возможность повреждений при установке и транспортировке. Изоляция кабелей, состоящая из полипропиленовых пленок и скрепляющей ленты из фторопласта-4Д может быть повреждена механически, что приведет к ее разматыванию. Изоляция кабелей не дает возможность получить достаточную однородность электрической прочности изоляции по всей длине кабеля. В условиях применения известные кабели не могут обеспечить прохождение импульсов тока при напряженности электрического поля до 200 кВ/мм.
Задачей, на решение которой направлена предполагаемая полезная модель, является создание высоковольтного неэкранированного импульсного кабеля, который должен иметь монолитную однородную механически прочную изоляцию и при своих малых габаритах должен обеспечить передачу одного мощного импульса тока при напряженности электрического поля до 200 кВ/мм. Кроме того, задачей является увеличение износостойкости, повышение прочности наружной оболочки изоляции и получение однородной по всей длине кабеля электрически прочной изоляции, а также для увеличения арсенала данной номенклатуры изделий.
Техническим результатом при реализации предполагаемой полезной модели является обеспечение возможности передачи одного мощного импульса тока при напряженности электрического поля до 200 кВ/мм. При этом конструкция кабеля не только не приводит к существенному увеличению его размеров, но и обеспечивает его малые габариты. Использование дублированной полиимидно-фторопластовой пленки дает возможность получить однородную по всей длине кабеля электрически
прочную изоляцию. Кроме того, увеличивается износостойкость, повышается механическая прочность изоляции.
На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки.
В высоковольтном неэкранированном кабеле, состоящем из однопроволочной жилы и основного слоя ленточной изоляции, ленточная изоляция выполнена из намотанной на однопроволочную жилу с перекрытием 60-70% запеченной полиимидно-фторопластовой пленки имеющей термосвариваемые поверхности. Кабель может иметь дублирующий слой ленточной изоляции, намотанный с перекрытием в противоположном направлении на основном слое ленточной изоляции. А ленточная изоляция дублирующего слоя может быть выполнена из пленки с соотношением слоя полиимида к слою фторопласта как 2 к 1. Однопроволочная жила может быть выполнена из медной проволоки, а также из эмалированного медного провода с температурным индексом не менее 150°С.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг.1 представлен высоковольтный неэкранированный кабель.
На рис.1 представлены зависимости вероятности пробоя от пробивного напряжения предложенного и известного кабелей в координатах распределения Вейбулла.
Высоковольтный неэкранированный кабель состоит из однопроволочной жилы 1 и основного слоя 2 ленточной изоляции. Ленточная изоляция основного слоя 2 выполнена из намотанной на однопроволочную жилу 1 с перекрытием 60-70% запеченной полиимидно-фторопластовой пленки, имеющей термосвариваемые поверхности.
В примере исполнения неэкранированного импульсного кабеля кабель может иметь дублирующий слой 3 ленточной изоляции, намотанный с перекрытием в противоположном направлении на основном слое 2 ленточной изоляции. Дублирующий слой 3 может быть выполнен из пленки с
соотношением слоя полиимида к слою фторопласта как 2 к 1. Однопроволочная жила 1 кабеля может быть выполнена из медной проволоки. Кроме того, в случае плохого качества изготовления поверхности жилы, для исключения снижения ее электрической прочности, предусмотрена возможность выполнения однопроволочной жилы 1 кабеля из эмалированного медного провода. При этом температурный индекс эмалированного медного провода должен быть не менее 150°С для сохранения целостности эмалевого покрытия не только при технологических температурах, но и с учетом предусмотренных возможных повышений температуры при эксплуатации.
Работа высоковольтного импульсного кабеля осуществляется следующим образом. Подача одного достаточно мощного импульса тока при напряженности электрического поля до 200 кВ/мм осуществляется на высоковольтный импульсный кабель, к примеру, диаметром 1 мм однопроволочной жилы 1 и толщиной ленточной изоляции 0,3 мм. Сравнительная оценка электрической прочности кабелей с равными параметрами, имеющими монолитную изоляцию и пленочную изоляцию с конструктивными особенностями ее выполнения приведена на рис.1. На рис.1 кривая 1 и кривая 2 разительно отличаются по углу наклона, что свидетельствует о существенном увеличении электрической прочности полиимидно-фторопластовой изоляции по сравнению с монолитной при малых вероятностях отказа. Технический результат в предложенном техническом решении достигается за счет следующего. А именно: за счет выполнения изоляции из полиимидной пленки с фторопластовым термосвариваемым покрытием. Изолирование производится путем намотки пленки с последующим спеканием. Это обеспечивает практически монолитную прочность за счет высокой прочности полиимидной пленки. Кроме того, полиимидно-фторопластовая пленка дает возможность получить кабель с одинаковой электрической прочностью изоляции по всей длине, что является существенным преимуществом по сравнению с монолитной
изоляцией из шприцуемых полимеров. При этом для повышения электрической прочности используются полиимидно-фторопластовые пленки с соотношением слоя полиимида к слою фторопласта как 2 к 1. К примеру, может быть использован фторопласт-4МБ. Пленки накладываются с перекрытием 60-70%. Это обеспечивает радиальную толщину каждого слоя не менее трех толщин пленки. При этом необходимо отметить, что дублирующий слой ленточной изоляции размещен на основном слое ленточной изоляции и намотан в противоположном направлении с тем же перекрытием. Однопроволочная медная жила обеспечивает передачу максимальной мощности при минимальных размерах кабеля, а в случае плохого качества поставляемой однопроволочной медной жилы для исключения снижения электрической прочности кабеля предусмотрено использование медного эмалированного провода с температурным индексом не менее 150°С, что позволит сохранить целостность эмалевого покрытия.
Таким образом, предложенный высоковольтный импульсный кабель обеспечивает возможность передачи одного мощного импульса тока при напряженностях электрического поля до 200 кВ/мм. При этом конструкция кабеля за счет использования однопроволочной медной жилы не только не приводит к существенному увеличению его размеров, но и обеспечивает передачу максимальной мощности при минимальных его размерах, то есть кабель имеет малые габариты. Кроме того, увеличивается износостойкость, повышается наружная прочность изоляции за счет сварки фторопластовых слоев и за счет высокой прочности полиимидной пленки. Предложенное соотношение и наличие дополнительного слоя обеспечивают электрическую прочность изоляции, а использование в основном и дублирующем слое полиимидно-фторопластовой пленки дает возможность получить одинаковую по всей длине кабеля электрически прочную изоляцию.