СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ, НЕ СОДЕРЖАЩИЙ СОЕДИНЕНИЙ СВИНЦА, МАЛООПАСНЫЙ ПО ТОКСИЧНОСТИ ПРОДУКТОВ ГОРЕНИЯ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно, к кабельной технике, в частности, к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии.
Известен силовой кабель, содержащий скрученные в одном направлении токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из поливинилхлоридного пластиката и расположенную поверх токопроводящих жил внешнюю оболочку из поливинилхлоридного пластиката, изоляция и внешняя оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката, включающего, мас.ч.: Поливинилхлорид - 100, Сложноэфирный пластификатор - 40-55, Свинцовый стабилизатор - 5-7, Антипирен-дымоподавитель - 60-130, Ионол с дифенилолпропаном в соотношении 3:1-1:3 - 0,4-1 и/или двуокись титана с каолином дегидратированным в соотношении 2:1-1:2 - 10-20. Кабель дополнительно снабжен броней, наложенной поверх скрученных токопроводящих жил и дополнительно содержит внутреннюю оболочку, расположенную под внешней оболочкой и выполненную из поливинилхлоридного пластиката, включающего, мас.ч.: Поливинилхлорид - 100, Сложноэфирный пластификатор - 60-80, Свинцовый стабилизатор - 3-6, Антипирен-дымоподавитель - 120-520, Ионол с дифенилолпропаном в соотношении 3:1-1:3, и/или Двуокись титана с каолином дегидратированным в соотношении 2:1-1:2 - 10-20 (RU N 20407).
Недостатком данного кабеля является присутствие в его составе соединений свинца - высокотоксичных веществ, применение которых регулируется европейскими Директивами и постоянно ограничивается.
Известен силовой кабель, содержащий медные или алюминиевые токопроводящие жилы, каждая из которых имеет термический барьер и покрытые изоляцией из поливинилхлоридного пластиката, не содержит свинцовых стабилизаторов и включающего, мас.ч.: Поливинилхлорид 100; пластификатор 45÷65; Ca-Zn комплексные стабилизаторы 4÷12; эпоксистабилизаторы 0,5÷5; УФ-стабилизаторы 1÷5; антиперен-дымоподавитель 20÷80; наполнитель 30÷80; лубриканты внутреннего и внешнего действия 0,1÷5; ионол до 0,1; дифенилопропан до 0,3, скрученные между собой, поверх скрученных изолированных токопроводящих жил наложена внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, включающего мас.ч.: поливинилхлорид 100, пластификатор 50÷90, Ca-Zn комплексные стабилизаторы 4÷10, эпоксистабилизаторы 0,5÷3, антиперен-дымоподавитель 5÷20, наполнитель 90÷320, лубриканты внутреннего и внешнего действия 0,1÷4, ионол до 0,1, дифенилопропан до 0,3, поверх которой наложена внешняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката, не содержащего свинцовых стабилизаторов, включающего, мас.ч.: поливинилхлорид 100; пластификатор 45÷65; Ca-Zn комплексные стабилизаторы 4÷12; эпоксистабилизаторы 0,5÷5; УФ-стабилизаторы 1÷5; антиперен-дымоподавитель 20÷80; наполнитель 30÷80; лубриканты внутреннего и внешнего действия 0,1÷5; ионол до 0,1; дифенилопропан до 0,3. Кабель дополнительно содержит термический барьер, наложенный поверх внутренней оболочки, или дополнительно содержит наложенный термический барьер и экран в виде обмотки из медной фольги или ленты поверх внутренней оболочки, или дополнительно содержит наложенный термический барьер и броню из стальных лент поверх внутренней оболочки (RU N 94374, прототип).
Недостатком данного кабеля являются недостаточная огнестойкость, выделение токсичных продуктов при тлении и горении, что приводит к отрицательным последствиям для здоровья человека и летальным исходам при пожарах.
Задачей полезной модели является создание конструкции эффективного, технологичного и экологически безопасного кабеля, имеющего пониженное как дымовыделение при тлении и горении, так и выделение коррозионноактивного хлористого водорода в условиях пожара, низкую токсичность продуктов горения, высокую степень нераспространения горения, увеличении возможности сохранения работоспособности в условиях воздействия открытого пламени и расширение арсенала силовых кабелей.
Технический результат, обеспечивающий решение поставленной задачи достигается тем, что в силовом кабеле, содержащем токопроводящие жилы, в качестве полимерных материалов применен поливинилхлоридный пластикат, малоопасный по токсичности продуктов горения, с низким дымовыделением при тлении и горении и кислородным индексом не менее 32.
Сущность полезной модели заключается в том, что кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, покрытую изоляцией в виде экструдированной пленки из поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката, и наружную оболочку в виде экструдированной пленки из поливинилхлоридного пластиката, заполненную кабельным поливинилхлоридным пластикатом в виде аморфного внутреннего заполнителя, причем ПВХ пластикат для изоляции, наружной оболочки и внутреннего заполнения содержит поливинилхлорид, сложноэфирный пластификатор, стабилизатор и антипирен дьмоподавитель, включающий карбонат кальция, окись цинка, тригидрат окиси алюминия, гидроокись магния, трехокись сурьмы, борат цинка, хлорированный полиэтилен, оксид или гидрооксид кальция, оксид магния или оксид меди, каолин кальцинированный, дипентаэритрит или смесь полимерных эфиров пентаэритрита или малеиновый ангидрид, фталевый сложный эфир органических кислот или моноолеат глицерина или сложный эфир полиола и органических жирных кислот при следующем соотношении компонентов композиции, мас.ч.
Суспензионный поливинилхлорид
100
Сложноэфирный пластификатор
35-80
Стабилизатор
3-10
Карбонат кальция
10-150
Окись цинка
0,2-9
Тригидрат окиси алюминия или гидрооксид магния
или их двухкомпонентная смесь в соотношении 0,5-1:1
25-100
Трехокись сурьмы
0-4
Борат цинка
0,5-20
Кальция оксид или гидрооксид
0,5-10
оксид магния или оксид меди
0,2-2
каолин кальцинированный
1-15
Хлорированный полиэтилен
0-12
Дипентаэритрит или
смесь полимерных эфиров пентаэритрита или
малеиновый ангидрид
0,1-1,5
фталевый сложный эфир органических кислот или
моноолеат глицерина или
сложный эфир полиола и органических жирных кислот
0,1-2
Предпочтительно, в качестве комплексного термостабилизатора содержит предназначенные для экструзии кабельных изоляционных материалов и кабельной оболочки высокого качества нетоксичные комплексные кальций - цинковые термостабилизаторы с содержанием кальция в пределах 0,1-40%, цинка - 0,5-12%.
3
Изоляция и/или наружная оболочка кабеля также могут быть выполнены из кремнийорганической резины, не содержащей галогенов, с показателем токсичности Т не менее 121 г/м.
В частных случаях реализации:
кабель может дополнительно содержать поверх изоляции жилы или скрученных в сердечник изолированных жил обмотку из по меньшей мере одной органической или неорганической ленты;
по всем вариантам исполнения кабель может дополнительно содержать поверх изоляции и/или поверх дополнительно наложенной поверх скрученных в сердечник изолированных жил внутренней оболочки, металлический экран из медных лент или медных проволок;
кабель может дополнительно содержать поверх изоляции жилы или поверх скрученных в сердечник изолированных жил внутреннюю оболочку и броню в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием, или в виде спирально наложенных металлических проволок;
кабель снабжен броней, наложенной поверх скрученных токопроводящих жил и пластиката внутреннего заполнителя;
кабель снабжен термическим барьером, наложенным поверх изоляции токопроводящих жил и/или наружной оболочки;
кабель снабжен термическим барьером и экраном в виде обмотки из медной фольги или ленты поверх изоляции токопроводящих жил и/или наружной оболочки;
кабель снабжен термическим барьером и броней, наложенными поверх изоляции токопроводящих жил и/или наружной оболочки.
Полезная модель поясняется чертежами, на которых показан силовой кабель в разрезе (рис.1-6).
Кабель (рис 1-2) содержит токопроводящие жилы 1, поверх каждой из которых последовательно расположены обмотка из стеклослюдосодержащих лент 2, изоляция 3, металлический экран 4. Жилы скручены в общий сердечник, поверх сердечника кабель содержит обмотку лентой 5, внутреннюю оболочку 6, металлический экран 7, броню 8 в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием, или в виде продольно наложенных металлических проволок, наружную оболочку 9.
На фиг.3 изображена схема выполнения кабеля без экрана, термического барьера и брони, на фиг.4 - схема выполнения кабеля с броней поверх изоляции токопроводящих жил, на фиг.5 - схема выполнения кабеля с термическим барьером поверх наружной оболочки, на фиг.6 - схема выполнения кабеля с термическим барьером и с экраном поверх изоляции токоведущих жил.
На фиг.3-6 обозначены: токопроводящая жила 1 (или скрученные токопроводящие жилы), изоляция 2 жилы 1, кабельный поливинилхлоридный пластикат 3 внутреннего заполнителя, наружная оболочка 4, броня 5, термический барьер 6, экран 7.
В частных случаях реализации:
- кабель снабжен броней 5 (фиг.4), наложенной поверх скрученных
токопроводящих жил 1 и пластиката 3 внутреннего заполнителя;
- кабель снабжен термическим барьером 6 (фиг.5), наложенным поверх изоляции 2 токопроводящих жил 1 и/или наружной оболочки 4;
- кабель снабжен термическим барьером 6 (фиг.6) и экраном 7 (фиг.6) в виде обмотки из медной фольги или ленты поверх изоляции 2 токопроводящих жил 1 и/или наружной оболочки 4;
- кабель снабжен термическим барьером 6 и броней 5, наложенными поверх изоляции 2 токопроводящих жил 1 и/или наружной оболочки 4.
- кабель снабжен термическим барьером 6 и броней 5, наложенными поверх изоляции 2 токопроводящих жил 1 и/или наружной оболочки 4.
Токопроводящая жила 1 предназначена и осуществляет прохождение электрического тока. Изоляция 2 токопроводящий жилы 1 изолирует проводник в кабеле механически и электрически, т.е. служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих проводников (жил 1) силового кабеля по отношению друг к другу. Наружная (внешняя) оболочка 4 кабеля физически защищает внутренние компоненты кабеля, делая его стойким к надрезам и раздиру, придает внешний вид и обеспечивает устойчивость к горению.
Кроме того, она защищает от внешних воздействий и деформации при монтаже. Пластикат 3 внутреннего заполнения предназначен для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами силового кабеля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля, и также служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих проводников (жил 1) силового кабеля по отношению друг к другу. Броня 5, термический барьер 6 и экран 7 служат для придания дополнительных эксплуатационных свойств в частных случаях реализации кабеля, например для защиты (подавления) помех, защиты от теплового и иного излучения и т.п.
В таблице приведены нормированные характеристики кабеля.
Таблица.
Характеристики кабелей
Наименование характеристики
Технические требования
Силовой кабель
Известный кабель (прототип)
Предлагаемый кабель
1. нераспространение горения по ГОСТ Р МЭК 60332-3-22-2005, катег. А
Длина обугленной части не более 2,5 м.
длина обугленной части кабеля 1,6-2 м
длина обугленной части кабеля 1,0.1,3 м
2. дымообразование при горении и тлении кабельного изделия по ГОСТ Р МЭК 61034-1,2
Снижение светопроницаемости не более 50%
снижение светопроницаемости не более 25%
снижение светопроницаемости не более 20%
3. содержание хлористого водорода в продуктах горения по ГОСТ Р МЭК 60754-1,2
Содержание хлористого водорода: не более 15%
Содержание хлористого водорода: 20-30%
Содержание хлористого водорода: 3,6-6%
4. требования надежности (срок службы)
Не менее 30 лет
20-25 лет
30-36 лет
5. на эквивалентный показатель токсичности продуктов горения Т<sub>х</sub>, г/м<sup>3</sup>
Не менее 121
70
162<sup>1)</sup>
6. огнестойкость кабельного изделия в условиях воздействия пламени по ГОСТ Р МЭК 60331
Сохранение работоспособности в условиях воздействия открытого пламени не менее 90 мин
Не более 60 мин.
Более 90 мин<sup>2)</sup>
Характеристики кабеля подтверждены натурными испытаниями.
Заявляемый кабель соответствует нормам пожарной безопасности НПБ 248-97 «Кабели и провода электрические. Показатели пожарной опасности. Методы испытаний», ГОСТ Р 53315-2009 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности», согласно ГОСТ 12.1.044-89 относится к малоопасным материалам.
Кабель применяют для передачи на расстояние электрической энергии или сигналов: линии электропередачи, электроснабжение промышленных предприятий, транспорта, коммунальных объектов, детских дошкольных и школьных образовательных учреждений, специализированных домов престарелых и инвалидов, больниц, интернатов; магистральные линии связи, подача электроэнергии к движущимся рабочим машинам - экскаваторам, врубовым и торфодобывающим машинам и т.д.; электрооборудование судов, летательных аппаратов и т.д.; а также прокладки в системах противопожарной защиты и других системах, которые должны сохранять работоспособность в условиях пожара.
Использование предложенной конструкции кабеля позволит улучшить характеристики пожарной безопасности кабеля - повысить показатели по нераспространению горения, обеспечить низкое выделение дыма и хлористого водорода при пожаре, обеспечить низкое выделение токсичных продуктов при горении при сохранении низкой горючести, улучшить экологическую безопасность кабельных пластикатов, расширить арсенал силовых кабелей