КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ

Область техники
Заявленная полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении 10 кВ и частотой до 50 Гц, которые могут применяться, в частности, в пожароопасных производственных помещениях, оснащенных компьютерной и микропроцессорной техникой, в жилых и общественных зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей (метрополитен).
Уровень техники
Наиболее близким аналогом заявленной полезной модели является 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 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%, отличающийся тем, что 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 RU 170263 U1, Н01В 9/02 14.12.2016).
Применение силового кабеля в жилых, общественных зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей (метрополитен) предъявляет высокие требования к надежности конструкции кабельного изделия, возможности управления кабельной линией в режиме реального времени, контроль температурного режима работы. При повышении мощности кабельной линии происходит интенсивное тепловыделение. Допустимые токи определяются исходя из условий отвода тепла от кабеля с тем, чтобы температура токопроводящих жил в процессе эксплуатации не превысила допустимую температуру электроизоляционной системы. При проектировании кабельных линий определены допустимые токи при прокладке кабеля в земле, на воздухе. При этом не учитываются условия конкретной прокладки, способность конкретной окружающей среды отводить избыточное тепло. В связи с этим сложно определить фактический запас мощности кабеля и эффективно использовать его проводящую способность.
Сущность полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции кабеля, обладающего высокой эксплуатационной надежностью, которая выражается, в частности, в возможности увеличения допустимой нагрузки кабеля в процессе эксплуатации с учетом реальных условий прокладки.
Технический результат полезной модели заключается в повышении стойкости кабеля к повреждениям.
Указанный технический результат достигается в заявленной полезной модели за счет того, что кабель содержит три изолированные термостойкой изоляционной бумагой токопроводящие жилы, скрученные между собой с заполнением промежутков жгутами из кабельной бумаги, поясную изоляцию, выполненную из термостойкой изоляционной бумаги, полупроводящий экран из ленты электропроводящей кабельной бумаги поверх поясной изоляции, пропитанные нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью не менее 30 сСт (сантистокс) при температуре 120°C, металлическую оболочку, внутреннюю оболочку, наружную оболочку. При этом между изолированными токопроводящими жилами находится термодатчик. Термостойкая кабельная изоляционная бумага имеет температуру нагревостойкости не менее 110°C.
Кроме того, согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- термодатчик может быть выполнен в виде одномодового или многомодового оптоволокна в защитной оболочке;
- токопроводящие жилы могут быть выполнены из меди или алюминия;
- металлическая оболочка может быть выполнена из свинцово-сурьмянистого сплава, или свинца, или алюминиевого сплава;
- поверх металлической оболочки может быть наложен антикоррозионный слой, выполненный из битума и полиэтилентерефталатной пленки;
- поверх металлической оболочки может быть расположен термический барьер, выполненный из стеклосодержащих или слюдосодержащих лент;
- поверх внутренней оболочки может быть расположена броня;
- броня может быть выполнена из лент оцинкованной стали, или из проволок из алюминиевого сплава, или из проволок из оцинкованной стали.
В заявленной конструкции кабеля силового за счет наличия токопроводящих жил, изоляции из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 110°C, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом, обеспечивается высокая длительно допустимая температура нагрева токопроводящих жил кабеля. Кинематическая вязкость пропиточного состава не менее 30 сСт (сантистокс) при температуре 120°C позволяет равномерно распределить пропиточный состав во всем объеме кабеля под металлической оболочкой по всей длине кабеля без ограничения в разности уровней прокладки кабеля. Пропиточный состав способствует лучшей теплопроводности внутри кабеля и эффективной теплопередаче от токопроводящей жилы к термодатчику. Термодатчик позволяет отследить изменение параметров кабеля, так как спектральная полоса комбинационного рассеяния изменяет форму и положение (эффект Рамана) при изменении параметров кабеля, что позволяет контролировать текущую температуру кабеля в зависимости от фактических условий эксплуатации и регулировать мощность передачи. Кроме того использование термодатчика в виде оптического волокна, размещенного в силовом кабеле, дает возможность осуществлять мониторинг температуры жилы и с высокой точностью выявлять место зарождающегося дефекта, предотвращая повреждение кабеля.
Сочетание слоев металлической оболочки, внутренней оболочки и наружной оболочки, обеспечивает высокую прочность кабеля и его коррозионную стойкость, что предотвращает повреждение кабеля при прокладке 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 стойкости кабеля к повреждениям (термическим, механическим, коррозионным).
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
Заявленная полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых показан силовой кабель в разрезе.
На фиг. 1 показан основной вариант конструкции кабеля по п. 1 формулы;
На фиг. 2 показан вариант конструкции по п. 7 формулы с двумя термическими барьерами;
На фиг. 3 показан вариант конструкции по п. 8 формулы с антикоррозионным слоем и металлической броней.
Раскрытие полезной модели
Кабель силовой содержит три токопроводящие жилы (1), с фазной изоляцией (2), скрученные между собой с заполнением промежутков жгутами (3), поясную изоляцию (4), полупроводящий экран (5) из ленты электропроводящей кабельной бумаги, пропитанные нестекающим изоляционным пропиточным составом, металлическую оболочку (6), внутреннюю оболочку(7), наружную оболочку (8) и термодатчик (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 110°C, пропитанной нестекающим составом с повышенной вязкостью при температуре 120°C не менее 30 сСт (сантистокс).
Жгуты (3) изготовлены из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 110°C.
Поясная изоляция (4) изготовлена из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 110°C.
Полупроводящий экран (5) по поясной изоляции выполнен из лент электропроводящей кабельной бумаги.
Металлическая оболочка (6) может быть выполнена из свинцо-сурьмянистого сплава, или свинца, или из алюминиевого сплава.
Внутренняя оболочка (7) может быть выполнена из полимерной композиции. Номинальная толщина внутренней оболочки может составлять от 1,4 до 2,2 мм.
Наружная оболочка (8) может быть выполнена из полимерной композиции. Номинальная толщина наружной оболочки может составлять от 1,8 до 3,0 мм.
Термодатчик (9) располагается между изолированными токопроводящими жилами и может быть выполнен из одномодового или многомодового волокна в защитной оболочке.
Кроме того, в частном варианте реализации полезной модели, поверх металлической оболочки (6) может быть наложен антикоррозионный слой (10), выполненный из продуктов перегонки нефти, например из битума, и полиэтилентерефталатной ленты.
Кроме того, в частном варианте реализации полезной модели, поверх металлической оболочки (6) может быть наложен термический барьер (11), выполненный из стеклосодержащих или стеклослюдосодержащих лент, повышающий огнестойкость кабеля и снижающий его горючесть.
Кроме того, в частном варианте реализации полезной модели, поверх внутренней оболочки (7) может быть наложен второй термический барьер (12).
Кроме того, в частном варианте реализации полезной модели, поверх внутренней оболочки может быть наложена броня (13).
Кроме того, в частном случае реализации полезной модели броня (13) может быть выполнена из лент оцинкованной стали, или проволок из алюминиевого сплава, или проволок из оцинкованной стали.
Технология изготовления силового кабеля заключается в следующем.
Токопроводящие жилы (1), термодатчик (9), жгуты (3) изготавливают известными в кабельной промышленности способами.
Наложение фазной изоляции (2), на токопроводящие жилы осуществляют на изолировочных машинах типа М4БР-8.
Скрутка термодатчика, изолированных токопроводящих жил с заполнением промежутков жгутами и одновременным наложением поясной изоляции (4) и полу проводящего экрана (5) из ленты кабельной бумаги выполняется на крутильной машине общей скрутки.
Пропитка кабеля нестекающим пропиточным составом выполняется известным в кабельной промышленности способом.
Наложение металлической оболочки (6) может быть реализовано на прессе типа «Хансон-Робертсон».
Наложение антикоррозионного слоя (10) термических барьеров (11), (12) из стеклосодержащих или стеклослюдосодержащих лент, и брони (13) осуществляют на оборудовании для наложения защитных покровов.
Наложение внутренней (7) и наружной оболочки (8) проводят на экструзионных линиях.