СИЛОВОЙ КАБЕЛЬ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с полимерной изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении 6-500 кВ.
Известен кабель силовой (патент на полезную модель РФ №17655, дата приоритета 14.12.2000 г.), содержащий многопроволочную металлическую жилу, первый электропроводящий слой, изоляционный слой из экструдированного сшитого полиэтилена, расположенный на нем второй электропроводящий слой, слой из электропроводящей ленты, экран из медных проволок и лент, разделительный слой и оболочку.
Известен электрический силовой кабель (патент на изобретение DE 4036169, дата приоритета 11.05.1990 г, МПК H01B 7/30) с жилой типа «MILLIKEN», скрученной из 6 одинаковых сегментов, образованных внешним цилиндрическим профилем и полым сердечником. Каждый сегмент образован множеством отдельных проводников, при этом для снижения эффекта близости и поверхностного эффекта отдельные неизолированные проволоки меняют свое расположение по длине жилы.
Недостатком известной конструкции является необходимость волочения, отжига и скрутки большого количества проволок при изготовлении многопроволочной металлической жилы большого сечения. За счет этого жила имеет достаточно высокую стоимость и требует значительного времени изготовления. Кроме того, она содержит много пустот между проволоками, по которым в продольном направлении может распространяться влага при разгерметизации кабеля.
Известен силовой кабель (патент РФ на полезную модель №139553, дата приоритета 20.06.2013), содержащий металлическую жилу, первый электропроводящий слой, изоляционный слой из экструдированного сшитого полиэтилена, расположенный на нем второй электропроводящий слой, слой из электропроводящей ленты, экран из медных проволок и лент, разделительный слой и оболочку, отличающийся тем, что металлическая жила выполнена сплошной способом горячего прессования из алюминия, (прототип)
Недостатком известного решения является то, что сплошные сегменты и сплошные круглые жилы изготавливаются только из алюминия и методом горячего прессования. Жила изготовленная методом горячего прессования имеет худшие технико-экономические показатели. Так при изготовлении сегментов и жил на гидравлических прессах типа ПО 741 существует необходимость остановки оборудования для замены слитков алюминия, которые используют как сырье. При таких остановках образуется локальный участок на жиле либо сегменте (“бамбук”), который имеет меньшую прочность и меньшее относительное удлинение при разрыве, чем основная часть сегмента
Так же в известном решении не описано наличие водоблокирующих лент по жиле
Техническая задача заявляемой полезной модели заключается в разработке более экономичного и менее трудоемкого в изготовлении силового кабеля на среднее и сверхвысокое напряжение (6-500 кВ), обеспечивающего уменьшенные потери при передаче электроэнергии.
Технический результат заключается в снижении трудоемкости изготовления кабеля, уменьшении потерь при передаче электроэнергии, снижении расхода материалов при производстве силового кабеля по сравнению с использованием токопроводящей жилы «Милликен» изготовленной из сегментов, скрученных из отдельных проволок либо круглой жилы скрученной из отдельных проволок, изготовленных способом горячего прессования, повышение точности геометрических размеров элементов кабеля.
Технический результат достигается тем, что силовой кабель содержит металлическую жилу, водоблокирующие полупроводящие ленты по жиле, первый электропроводящий экран из экструдированного сшитого полиэтилена, изоляционный слой из экструдированного сшитого полиэтилена, расположенный на нем второй электропроводящий экран из экструдированного сшитого полиэтилена, подушку под экран из электропроводящей водоблокирующей ленты, металлический экран, подушку по экрану из электропроводящей водоблокирующей ленты, алюмополимерную ленту и наружную полимерную оболочку, при этом металлическая жила выполнена сплошной способом холодного прессования.
В заявляемой полезной модели предлагается использование в конструкции силового кабеля токопроводящей жилы, изготовленной из монолитных сегментов, скрученных вокруг монолитного круглого сердечника, либо монолитной круглой жилы. Монолитные сегменты, монолитный сердечник или монолитная круглая токопроводящая жила выполнена из алюминия или меди, способом холодного прессования. Монолитные сегменты разделены между собой с помощью синтетических, бумажных, водоблокирующих или электропроводящих лент и скручены вокруг центрального сердечника таким образом, что жила имеет меньший наружный диаметр, большую компактность, конструктивную устойчивость и низкую овальность в поперечном сечении. Поверх скрученных сегментов либо поверх круглой жилы наложены проводящие водоблокирующие ленты.
2
2
Сечения токопроводящей жилы от 1000 мм до 2500 мм класс 1 или 2 по ГОСТ 22483-2012 и МЭК 60228:2004.
2
2
Сечения токопроводящей жилы от 240 мм до 800 мм класса 1 по ГОСТ 22483-2012 и МЭК 60228:2004.
Количество сегментов может быть от 4 до 6, сегменты выполнены из алюминия марки либо.
Для исключения продольного распространения влаги по токопроводящей жиле в случае повреждения силового кабеля вместо разделительных синтетических, бумажных или электропроводящих лент могут быть использованы разделительные ленты из водоблокирующего материала.
В случае сегментированной металлической жилы поверх скрученной конструкции жилы накладывается скрепляющий слой в виде обмотки, выполненный, по меньшей мере, из одной электропроводящей ленты: синтетической или бумажной.
Поверх сплошной металлической жилы или поверх скрепляющего слоя в случае сегментированной жилы накладывается слой водоблокирующих полупроводящих лент для обеспечения водоблокировки при продольном распространении воды между металлической жилой и электропроводящим экраном.
Поверх водоблокирующего слоя накладывается изоляционная система, включающая электропроводящий экран по жиле, изоляцию и электропроводящий экран по изоляции из сшитого полиэтилена выполненный способом трехслойной экструзии.
Поверх изоляционной системы накладывается подушка под экран, выполненная из синтетических проводящих водоблокирующих либо не водоблокирующих лент, металлический экран, выполненный из медных либо алюминиевых проволок, скрепленных медной либо алюминиевой лентой соответственно.
Подушка над экраном выполнена из синтетических проводящих водоблокирующих либо не водоблокирующих лент.
Поверх экрана с подушками накладывается защитная оболочка, выполненная из полиэтилена или безгалогенной композиции, не распространяющей горение с алюмополимерной лентой или без нее под оболочкой.
Процесс изготовления силового кабеля включает следующие технологические операции:
1. изготовление алюминиевого или медного монолитного сегмента и алюминиевого или медного монолитного сердечника способом непрерывного холодного прессования;
2. скрутка токопроводящей жилы из 4-х, 5-и или 6-и монолитных сегментов вокруг монолитного сердечника на крутильной машине общей скрутки с одновременным наложением между сегментами разделительных синтетических, бумажных, электропроводящих или водоблокирующих лент и обмоткой, одной или несколькими скрепляющими электропроводящими лентами: синтетическими или бумажными;
3. наложение водоблокирующего слоя из лент либо порошка;
4. наложение электропроводящих экранов и изоляции;
5. наложение подушек под и над экраном и металлического экрана;
6. наложение полиэтиленовой оболочки или оболочки из безгалогенного материала с или без алюмополимерной лентой под ней.
Процесс изготовления силового кабеля с круглой жилой аналогичен, но не требует проведения операции 2.
Кабели могут иметь дополнительные слои обеспечивающие дополнительную защиту кабеля, например броню, металлическую оболочку или другие.
Изготовление алюминиевого или медного монолитного сегмента и алюминиевого или медного монолитного сердечника методом непрерывного холодного прессования; исключает наличие “бамбука”, что дает большую прочность и большее относительное удлинение при разрыве, так как их изготовление происходит непрерывным циклом
Заявляемая полезная модель иллюстрируется чертежами:
Фиг. 1 - конструкция кабеля с сегментированной жилой в поперечном сечении;
На фиг. 1. токопроводящая жила состоит из моносегментов 1а, скрученных вокруг сердечника 1б. Моносегменты разделены лентами 1в.
1. Токопроводящая жила.
1а - моносегменты
1б - сердечник
1в - Моносегменты разделены лентами
2. Водоблокирущий слой
3. Электропроводящий экран по жиле
4. Изоляция
5. Электропроводящий экран по изоляции
6. Подушка под экран
7. Металлический экран
8. Подушка по экрану
9. Алюмо-полимерная лента
10. Наружная оболочка.
Фиг. 2 - конструкция кабеля со сплошной круглой жилой, выполненной способом холодного прессования в поперечном сечении.
1. Токопроводящая жила.
2 Водоблокирущий слой
3. Электропроводящий экран по жиле
4. Изоляция
5. Электропроводящий экран по изоляции
6. Подушка под экран
7. Металлический экран
8. Подушка по экрану
9. Алюмо-полимерная лента
10. Наружная оболочка.
Преимущества заявляемого силового кабеля:
- уменьшение наружного диаметра кабеля;
- уменьшение расхода конструкционных материалов в кабеле;
- уменьшение количества технологических операций при производстве кабеля;
- снижение трудовых и материальных затрат при производстве кабеля;
- уменьшение потерь при передаче и распределении электрической энергии за счет снижения поверхностного эффекта и эффекта близости в токопроводящей жиле по сравнению с токопроводящей жилой «Милликен», выполненной с применением сегментных проводников, скрученных из отдельных проволок. изготовленных способом горячего прессования.;
- увеличение пропускной способности кабеля за счет отсутствия нагартовки метала жилы;
- увеличение точности геометрических размеров кабеля.
- упрощение технологии и снижение трудоемкости производства высоковольтных кабелей путем уменьшения его наружного диаметра,
- снижение расхода материалов на токопроводящую жилу и другие элементы силового кабеля;
- уменьшение диаметра токопроводящей жилы позволяет снизить также поверхностный эффект и эффект близости, возникающий в силовом кабеле при передаче переменного электрического тока большой величины;
- применение такой конструкции также позволяет достичь высокой геометрической точности размеров жилы.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна», так как из известных и общедоступных источников информации не выявлено аналогичное техническое решение.
Заявляемое техническое решение соответствует критерию, «промышленная применимость», так как может быть изготовлено из известных материалов и известными способами.