КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ (ВАРИАНТЫ)

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к кабельной технике, в частности к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных сетях переменного или постоянного тока, работающих во взрывоопасных и сейсмических зонах на номинальное напряжение до 6 кВ включительно.
Известны силовые кабели, изготавливаемые согласно ГОСТ 16442-80 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией», в состав которых входят секторные токопроводящие жилы, изолированные поливинилхлоридным пластикатом, поясная изоляция, экран из медной фольги или ленты, броня из двух стальных лент, оболочка из поливинилхлоридного пластиката.
Известен кабель силовой, включающий скрученные в сердечник многопроволочные алюминиевые или медные токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта изоляцией из сшитого полиэтилена, поясную изоляцию, наложенную на сердечник, броню из стальных оцинкованных лент, наложенную поверх поясной изоляции, и наружный защитный шланг, причем поверх скрутки токопроводящих жил и поверх брони накладывается водоблокирующий порошок, (см. патент РФ №60777 «Кабель силовой», опубл. 27.01.2007 г.)
Наиболее близким по совокупности существенных признаков является конструкция кабеля силового с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенного для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении 6 кВ частотой 50 Гц. В состав кабеля силового на напряжение 6 кВ входят медные или алюминиевые многопроволочные токопроводящие жилы, выполненные фасонными с углом сектора (119-120)°, поверх каждой из которых последовательно расположены наложенные экструзией экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, радиальной толщиной (а), определенной соотношением 0,3 мм≤а≤1,0 мм, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, радиальной толщиной (b), определенной соотношением 2,15 мм≤b≤3,6 мм и экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена радиальной толщиной (а), определенной соотношением 0,3 мм≤а≤1,0 мм, жилы скручены в общий сердечник, в центре которого размещена медная проволока, обмотка лентой из электропроводящего материала, металлический экран из медных проволок, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка из композиции полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката. Кабель силовой может также дополнительно содержать под наружной оболочкой броню из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием. Кабель силовой может также дополнительно содержать поверх разделительного слоя внутреннюю оболочку, выполненную из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45 или из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 40, а наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45 или из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 40. Кабель силовой может также дополнительно содержать жгуты заполнения из электропроводящего материала, размещенные в промежутках между жилами. Кабель силовой может дополнительно содержать поверх медной проволоки, расположенной в центре сердечника, обмотку из водоблокирующей электропроводящей ленты или нити, жгуты заполнения из водоблокирующего электропроводящего материала, размещенные в промежутках между жилами, а также обмотку, выполненную из водоблокирующей электропроводящей ленты, (см. патент РФ 50338 «Кабель силовой», опубл. 27.12.2005 г.)
К основным недостаткам силовых кабелей можно отнести низкую механическую прочность изоляции токопроводящих жил и плохое заполнение центральной части. При внешнем механическом воздействии на кабель (например, падающее дерево или бетонная плита) чаще всего происходит короткое замыкание между фазами. Причиной замыкания является деформация слоя изоляции под действием давления на нее токопроводящей жилы. Плохое заполнение центральной части кабеля становится причиной распространения по длине кабеля газов и жидкостей, воздействующих на материал изоляции и способствующих потере изоляционных свойств и передаче легко воспламеняющихся газов из взрывоопасной зоны в другие помещения. При землетрясении возникают смещения слоев и трещины почвы, которые способствуют резкому увеличению растягивающей нагрузки на кабель, конструкция которого не способна ее выдержать. Эти недостатки ограничивают использование таких кабелей во взрывоопасных и сейсмических зонах, где замыкание в кабеле под действием перечисленных выше факторов может стать причиной возникновения чрезвычайных ситуаций.
В основе настоящей полезной модели поставлена задача, создать кабель силовой с повышенной механической устойчивостью изоляции между токопроводящими жилами и увеличенным сопротивлением распространению газов и жидкостей, благодаря введению нового конструктивного элемента и его расположения в кабеле, использованию различных материалов для изоляции токопроводящих жил, внутренней и наружной оболочек, позволяющих повысить эксплуатационную надежность кабеля во взрывоопасных и сейсмических зонах.
Технический результат заключается в том, что в кабеле применен центральный профильный секционный элемент, который несет функцию дополнительной механической и электрической изоляции, а так же заполняет все пространство между жилами и в центре сердечника.
В этом случае секционный элемент гасит механические нагрузки, воздействующие на изоляцию, и более надежно механически и электрически защищает от замыкания в случаи внешнего механического воздействия.
Технический результат по первому варианту достигается тем, что кабель силовой, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник вокруг центрального профильного секционного элемента, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, внутреннюю и наружную оболочки, при этом центральный профильный секционный элемент выполнен из материала изоляции, а изоляция токопроводящих жил, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных материалов, например, из поливинилхлоридного пластиката.
Внутренняя оболочка у кабеля силового может быть выполнена из мелонаполненной резиной смеси.
Кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки.
Кабель силовой вместо металлического экрана может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенный поверх внутренней оболочки.
Технический результат по второму варианту достигается тем, что кабель силовой, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник вокруг центрального профильного секционного элемента, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, внутреннюю и наружную оболочки, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30, внутренняя оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28, а наружная оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35.
Кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки.
Кабель силовой вместо металлического экрана может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенный поверх внутренней оболочки.
Технический результат по третьему варианту достигается тем, что кабель силовой, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник вокруг центрального профильного секционного элемента, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, внутреннюю и наружную оболочки, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил выполнены из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30, внутренняя оболочка - из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40, а наружная оболочка - из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45.
Кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки.
Кабель силовой вместо металлического экрана может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенный поверх внутренней оболочки.
Технический результат по четвертому варианту, для кабелей на напряжение до 1 кВ включительно, достигается тем, что кабель силовой, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник вокруг центрального профильного секционного элемента, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, внутреннюю и наружную оболочки, при этом изоляция токопроводящих жил выполнена из сшитого полиэтилена, внутренняя оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28 или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40, наружная оболочки выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35 или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45, а центральный профильный секционный элемент - из сшитого полиэтилена, или блоксополимера.
Кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки.
Кабель силовой дополнительно может содержать бронепокров из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенный поверх внутренней оболочки.
Основной отличительной особенностью предлагаемых вариантов кабеля является введение в конструкцию центрального профильного секционного элемента, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, и различные сочетания полимеров, применяемых для изоляции токопроводящих жил, центрального профильного секционного элемента, внутренней и наружной оболочек.
Вся совокупность технических решений позволила создать различные варианты кабелей с обеспечением дополнительной механической и. электрической изоляции, а также обеспечить эксплуатационную надежность за счет исключения замыкания в случаи внешнего механического воздействия.
Заявителю не известны конструкции силовых кабелей, представляющих совокупность всех признаков, характеризующих указанные варианты полезной модели, что говорит о новизне заявляемых объектов.
Предложенные конструкции предлагаемых вариантов полезной модели иллюстрируется чертежами, на которых представлены предлагаемые варианты кабеля силового в поперечном сечении.
На фиг.1 изображены первый, второй, третий, четвертый варианты кабеля силового с различными полимерами, применяемыми для изоляции токопроводящих жил, центрального профильного секционного элемента, внутренней и наружной оболочек.
На фиг.2 - первый, второй, третий, четвертый варианты кабеля силового с экраном.
На фиг.3 - первый, второй, третий, четвертый варианты кабеля силового с бронепокровом.
Первый вариант кабеля силового (фиг.1) содержит токопроводящие жилы 1, покрытые изоляцией 2, скрученные в сердечник, внутреннюю 3 и наружную 4 оболочки, центральный профильный секционный элемент 5. В секции центрального профильного секционного элемента 5 уложены покрытые изоляцией 2 токопроводящие жилы 1.
В первом варианте центральный профильный секционный элемент 5, изоляция 2 токопроводящих жил 1, внутренняя 3 и наружная 4 оболочки могут быть выполнены из полимерных материалов, например, поливинилхлоридного пластиката.
Внутренняя оболочка 3 первого варианта кабеля силового может быть выполнена из мелонаполненной резиной смеси.
Кабель силовой (фиг.2) дополнительно может содержать экран 6 из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки 3.
Кабель силовой (фиг.3) вместо металлического экрана может содержать броню 7 из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенный поверх внутренней оболочки.
Второй вариант кабеля силового (фиг.1) конструктивно выполнен аналогично первому варианту. Отличительными признаками второго варианта кабеля силового от первого являются выполнение центрального профильного секционного элемента 5 и изоляции 2 токопроводящих жил 1 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30, внутренней оболочки 3 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28 и наружной оболочки 4 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35.
Третий вариант кабеля силового (фиг.1) конструктивно выполнен аналогично первому и второму вариантам. Отличительными признаками третьего варианта кабеля силового от первых двух вариантов являются выполнение центрального профильного секционного элемента 5 и изоляции 2 токопроводящих жил 1 из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30, внутренней оболочки 3 из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40 и наружной оболочки 4 из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45.
Четвертый вариант кабеля силового (фиг.1) конструктивно выполнен аналогично первым трем вариантам. Отличительными признаками четвертого варианта кабеля силового от первых трех являются выполнение изоляции 2 токопроводящих жил 1 из сшитого полиэтилена, внутренней оболочки 3 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28 или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40, наружной оболочки 4 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35 или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45, и центрального профильного секционного элемента 5 из сшитого полиэтилена или блоксополимера.
Предлагаемые варианты кабеля силового соответствуют критерию патентоспособности «промышленная применимость», поскольку их реализация возможна на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности.
Использование в силовом кабеле центрального профильного секционного элемента позволяет дополнительно увеличить механическую и электрическую изоляции, заполнить все пространство между токопроводящими жилами и в центре скрученного сердечника, а также предлагаемые сочетания полимеров для изоляции токопроводящих жил, центрального профильного секционного элемента, внутренней и наружной оболочек позволили создать различные варианты силового кабеля, которые соответствуют повышенным требованиям и в целом обеспечивают эксплуатационную надежность во взрывоопасных и сейсмических зонах.