ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ КАБЕЛЬ ДЛЯ ЭЛЕКТРОГИДРОИМПУЛЬСНЫХ УСТАНОВОК

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к кабельной технике и может быть использована для передачи сильноточных импульсов в составе электрогидравлических установок.
Известны высоковольтные малоиндуктивные импульсные кабели, которые рассчитаны на использование при напряжении от 25 до 60 кВ, способные передать токи до 50 кА в импульсе в режиме передачи одиночных импульсов длительностью не более 40 мкс. Они состоят из медных жил различной гибкости, слоев изоляции, оплетки, оболочки («Электрические кабели, провода и шнуры». Справочник. Авторы: Н.И.Белорусов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлев, стр.136-137, Москва, «Энергоиздат». 1987 г.).
Известен также электрический кабель, который состоит из проводника, выполненного из медной проволоки, сплетенной вместе с использованием традиционной технологии, внутреннего полупроводящего слоя, изоляционного слоя, плотного полупроводящего слоя, вспененного слоя, металлической оболочки и наружной оболочки (патент СССР №2217826, кл. Н01В 9/02, 1998 г.).
2
Известен электрический кабель, который относится к высоковольтным импульсным кабелям с полиэтиленовой изоляцией, состоящий из токопроводящей жилы из медных проволок сечением 10 мм и диаметром 4,5 мм, наложенного поверх токопроводящей жилы экрана из проводящего полиэтилена толщиной 0,4 мм, изоляции из полиэтилена низкой плотности марки 153-01-К диаметром 14,5 мм, обмотки четырьмя лентами политетрафторэтилена толщиной 0,06 мм с заполнением кремнийорганической жидкостью между лентами, слоя из негорючего поливинилхлорида марки НГП-40-32, оплетки из медных проволок диаметром 0,15 мм, защитной оболочки из поливинилхлорида НГП-40-32 (а.с. СССР №1538191, кл. Н01В 7/02, 1987 г.).
Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленной полезной модели является высоковольтный импульсный кабель, состоящий из жилы, выполненной в виде множества скрученных между собой отдельных гибких медных проводников, изоляции, внешнего проводника и оболочки, имеется дополнительный слой изоляции, размещенный между основным слоем изоляции и внешним проводником, а внешний проводник выполнен в виде многослойной оплетки. Внешний проводник может быть выполнен в виде двойной оплетки. Основной слой изоляции выполнен из фторопласта - 4МБ, а дополнительный слой выполнен из кремнийорганической резины (RU 70594 U, H01B 9/00, 21.01.2008).
4
5
Этот кабель способен передавать импульсы большой мощности в повторно-кратковременном режиме при напряжении до 15-20 кВ. При этом ресурс работы при строительных длинах порядка 50 м и вероятности пробоя 0,9 составляет 10-10 импульсов.
6
Однако, в отдельных областях применения, при осуществлении строительных работ, в горных условиях, при дроблении горных пород, требуются кабели, предназначенные для передачи с достаточной надежностью не менее 10 мощных импульсов напряжением до 20 кВ. К недостаткам, также, следует отнести относительно не высокую однородность и электрическую прочность.
Задачей, на решение которой направлена предполагаемая полезная модель, является создание высоковольтного гибкого кабеля, способного передать в повторно-кратковременном режиме требуемое количество импульсов длительностью порядка 1 мс при напряжении до 20 кВ и токе до 50 кА, при неизменяемых габаритах по толщине. Кроме того, задачей является увеличение гибкости, износостойкости, повышение прочности изоляции и наружной оболочки, что обеспечивает повышение надежности кабеля, который может быть проложен на открытом воздухе и работать в различных погодных условиях. Также задачей заявленного изобретения является увеличение арсенала данной номенклатуры изделий.
Техническим результатом при реализации предполагаемой полезной модели является увеличение однородности изоляции без увеличения ее толщины. Благодаря этому стабилизируется количество импульсов до отказа.
На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки.
2
Высоковольтный импульсный кабель состоит из жилы, выполненной в виде, по меньшей мере, двух скрученных между собой отдельных гибких медных проводников, двухслойной изоляции, внешнего проводника в виде двойной оплетки из медных проволок, и оболочки из шланговой резины, отличающийся тем, что двухслойная изоляция выполнена из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок и кремнийорганической резины. При этом внутренний слой двухслойной изоляции из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок выполнен из, по меньшей мере, двух слоев пленок, имеющих термосвариваемые поверхности. Оболочка кабеля может быть выполнена из шланговой резины с повышенной механической прочностью. Толщина двухслойной изоляции может относиться к диаметру жилы в диапазоне 0,05-0,1. Жила и внешний проводник в кабеле, могут иметь одинаковые площади сечения. Также, жила и внешний проводник в кабеле могут иметь сечения не менее 25 мм.
2
Таким образом, необходимая гибкость достигается за счет использования шланговой резины, обеспечивающей защиту кабеля при работе на строительных площадках, за счет выполнения дополнительного слоя 3 изоляции из кремнийорганической резины. А также за счет выполнения внешнего проводника в виде многослойной оплетки, преимущественно в виде двойной оплетки. Кроме того, выполнение внешнего проводника из нескольких оплеток позволяет подобрать сечение, которое равно сечению жилы для возврата энергии при импульсе. Выполнение основного слоя изоляции из полиимидно-фроропластовых пленок, который наложен с перекрытием 50% и путем термообработки доведен до состояния монолитного слоя, необходимо для обеспечения требуемой электрической прочности и теплостойкости. Выполнение дополнительного слоя изоляции из кремнийорганической резины также обеспечивает требуемую электрическую прочность и теплостойкость. Выполнение оболочки из резины возможно при отсутствии необходимости повышенной механической прочности, то есть, например, при лабораторных испытаниях. А выполнение оболочки из шланговой резины с повышенной механической прочностью обеспечивает возможность использования кабеля на стройке на открытых площадках с множеством людей, техники и средств малой механизации. Выполнение толщины основного слоя изоляции относящегося к диаметру жилы в диапазоне 0,05-0,1 позволяет обеспечить требуемую электрическую прочность и теплостойкость жилы, а выполнение жилы и внешнего проводника с одинаковым по площади сечением, преимущественно не менее 25 мм обеспечивает возврат энергии при импульсе, возможность необходимого изгиба и подачи описанных выше заданных значений тока с заданным напряжением в повторно-кратковременном режиме.
Данное выполнение высоковольтного кабеля позволяет увеличить однородность, электрическую прочность без увеличения толщины изоляции.
Сущность полезной модели поясняется чертежом.
На фиг.1 представлен высоковольтный импульсный кабель.
Высоковольтный кабель состоит из внутреннего проводника, выполненного в виде жилы 1 скрученной из медных проволок, на проводнике 1 имеется двухслойная изоляция из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок 2 (первый слой) и кремнийорганической резины 3 (второй слой), внешнего проводника 4, в виде двойной оплетки из медных проволок и оболочки 5 из шланговой резины. Основной слой изоляции 2 и дополнительный слой изоляции 3 образуют двухслойную изоляцию жилы 1.
2
В примере исполнения высоковольтного импульсного кабеля, который используется для прохождения через него импульсного тока, основной слой 2 изоляции выполнен из сваренных полиимидно-фроропластовых пленок 4Б с термосвариваемыми поверхностями с перекрытием 50% путем термообработки доведенных до состояния монолитного слоя, которые являются теплостойким материалом и обеспечивают увеличенную электрическую прочность и однородность электрической прочности при сохранении стабильности по толщине. Дополнительный слой 3 изоляции выполнен из кремнийорганической резины, который также обеспечивает требуемую электрическую прочность и является теплостойким материалом. Оболочка 5 выполнена из шланговой резины с повышенной морозостойкостью, механической прочностью, не ухудшающей гибкость кабеля, то есть гибкость слоя резины не хуже гибкости жилы. Для случаев, при которых пользователь уверен, что отсутствует необходимость в повышенной механической прочности оболочки, предусмотрен вариант изготовления кабеля с оболочкой, выполненной из кремнийорганической резины. Кремнийорганическая резина 3 (второй слой) марки К-1520. Внешний проводник 4 выполнен в виде двойной оплетки. Толщина основного слоя 2 изоляции относится к диаметру жилы как 0,07. Жила 1 и внешний проводник 4 имеют одинаковые по площади сечения. Площадь сечения при изготовлении кабеля равна 25 мм.
Работа высоковольтного импульсного кабеля осуществляется следующим образом.
6
При проведении строительных работ на открытом воздухе, а также в горных условиях при дроблении горных пород, где необходима передача большой мощности, то есть где необходим сильноточный кабель, предусмотрены кабели для передачи с достаточной надежностью не менее 10 мощных импульсов. Подача импульса с напряжением до 20 кВ и током до 50 кА в повторно-кратковременном режиме при длительности импульсов до 600 мкс происходит через высоковольтный импульсный кабель сериями до 300 импульсов, которые передаются через 4-10 минут. Необходимый радиус изгиба кабеля при его перемещении из горизонтального положения вертикально в грунт обеспечивается гибкостью, обусловленной конструктивными особенностями его выполнения. А именно: за счет выполнения оболочки 5 из шланговой резины, за счет выполнения дополнительного слоя 3 изоляции из кремнийорганической резины, а также за счет выполнения внешнего проводника 4 в виде многослойной оплетки. При прохождении по кабелю импульсов тока до 25 кА в повторно-кратковременном режиме сериями до 300 импульсов через 4-10 минут с напряжением до 20 кВ при длительности импульсов до 600 мкс происходит, в нашем случае, уплотнение почвы и формирование бетонной сваи. Основной слой 2 изоляции из полиимидно-фроропластовых пленок обеспечивает требуемую электрическую прочность и теплостойкость кабеля. Выполнение дополнительного слоя 3 изоляции из кремнийорганической резины, также, обеспечивает требуемую электрическую прочность и теплостойкость. По внешнему проводнику 4 происходит возврат энергии при импульсе. Он работает как обратный провод. Выполнение внешнего проводника 4 из двух и более оплеток, кроме того, что сохраняет гибкость кабеля, обеспечивает возможность выполнения его сечения, равным сечению жилы для возврата не меньшего количества энергии. Таким образом, вышеупомянутый высоковольтный кабель может быть использован как сильноточный кабель для передачи кратковременного импульса большой мощности.