КАБЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ СИЛОВОЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых электрических кабелей высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена и металлическим экраном, применяемых для передачи электрической энергии.
В высоковольтных кабелях на напряжение 6 кВ и более металлический экран в составе комбинированного экрана из электропроводящих материалов, наложенных поверх изоляции, шунтирует искажения электрического поля, которые возникают за счет наличия дефектов изоляции. Установлено, что электрическая прочность изоляции силовых кабелей при экранировании повышается на 20%, а импульсная прочность - на 5%.
Известна конструкция силового электрического кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ по ТУ 16.К71-335-2004, год ввода 2004, Россия, имеющего металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой. Недостатки металлического экрана из медных проволок и медной ленты: ускоренное разрушение изоляции под действием ионов меди, а также большая масса и высокая стоимость.
Известна также конструкция силового электрического кабеля с изоляцией из сшитого полиэтилена по Российскому патенту №87037 на полезную модель, имеющего металлический экран из проволок алюминия или алюминиевого сплава.
Ближайшим по своим параметрам к полезной модели является кабель электрический силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена по патенту №113862, Россия, (прототип), содержащий металлический экран из проволок алюминия или алюминиевого сплава, скрепленных лентой из электропроводящего материала. Электрический кабель по прототипу (фиг.) состоит из многопроволочной токопроводящей жилы 1, экрана по жиле 2, изоляции 3, комбинированного экрана 4, разделительного слоя 5, пластмассовой оболочки 6. Кабель электрический силовой по прототипу изготавливается по следующей технологии. На медную или алюминиевую токопроводящую жилу 1 наносится экструзией экран 2 из электропроводящей полимерной сшитой композиции толщиной не менее 0,3 мм. Поверх экрана 2 накладывается изоляция 3 из сшитого полиэтилена. Толщина изоляции зависит от марки кабеля. Поверх изоляции накладывается комбинированный экран 4, состоящий из электропроводящей полимерной сшитой композиции толщиной не менее 0,3 мм, слоя из электропроводящей полимерной ленты и металлического экрана из алюминиевых проволок номинальным диаметром (0,7-2,0)мм, скрепленных алюминиевой лентой толщиной 0,2 мм и шириной 20 мм. Поверх комбинированного экрана накладывается разделительный слой 5 толщиной не менее 0,2 мм из лент крепированной или кабельной бумаги или полимерных лент. Поверх разделительного слоя накладывается экструзией оболочка 6 из полиэтилена высокой плотности или из поливинилхлоридного пластиката.
К недостаткам прототипа следует отнести:
- пониженную механическую прочность металлического экрана в режиме перегрузки и короткого замыкания;
- пониженную коррозионную стойкость металлического экрана;
- повышенную трудоемкость изготовления металлического экрана.
Все эти недостатки прототипа существенно снижают надежность и технологичность кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Технической задачей полезной модели является разработка силового электрического кабеля, не уступающего прототипу по основным характеристикам, но более надежного и технологичного.
Технический результат достигается тем, что проволоки в металлическом экране кабеля скреплены одной или несколькими углеволоконными нитями, в том числе сплетенными в жгут.
Общим признаком прототипа и предлагаемого технического решения является наличие металлического экрана из скрепленных проволок алюминия или алюминиевого сплава. В то же время предложенный кабель отличается от известного использованием в составе металлического экрана скрепляющих углеволоконных нитей.
В отличие от других электропроводящих материалов (металлических и металлопластиковых лент, проволоки и пасьмы), используемых для скрепления проволок металлического экрана кабеля, углеволоконные (карбоновые) нити имеют высокую удельную прочность, превышающую прочность стали. Карбоновые нити не теряют прочность при высоких температурах (выше 100°C) и при этом хорошо проводят электрический ток. Карбоновые нити не подвержены коррозии. Количество сплошной карбоновой нити в одной катушке существенно больше, чем металлической ленты. В связи с этим уменьшается количество технологических остановок при изготовлении металлического экрана кабеля.
Преимущества нового кабеля:
- высокая механическая прочность металлического экрана, в том числе при повышенной температуре;
- высокая коррозионная стойкость металлического экрана;
- высокие надежность и долговечность;
- высокая технологичность.
Ограничения на выбор марки алюминия или алюминиевого сплава для проволок металлического экрана накладывают условия изготовления, монтажа и эксплуатации кабеля:
- изготовление проволок из катанки методом волочения;
- эксплуатация кабеля в режиме перегрузки;
- требуемые физико-механические характеристики проволок металлического экрана: максимальные разрушающее усилие и относительное удлинение, минимальная ползучесть, минимальное электрическое сопротивление, максимальная термостойкость и долговечность.
Перечисленным выше требованиям соответствуют алюминий и его сплавы, модифицированные редкими или редкоземельными металлами или их смесями. Наиболее доступными и дешевыми являются алюминиевые сплавы, модифицированные цирконием. Авторами полезной модели предлагается использовать для изготовления проволок металлического экрана катанку из термостойкого алюминиевого сплава марки ТАС по ТУ 1712-043-50289046-2012, год ввода 2012, Россия, модифицированного цирконием.
Проволоки металлического экрана могут быть покрыты медью, которая позволяет использовать стандартную соединительную и заземляющую арматуру.
Конструкция и технология изготовления кабеля по полезной модели аналогичны конструкции и технологии изготовления кабеля по прототипу за исключением конструкции комбинированного экрана, в котором вместо алюминиевой ленты используется одна или несколько углеволоконных нитей, в том числе сплетенных в жгут.
Силовые электрические кабели по полезной модели прошли всесторонние испытания на кабельных заводах РФ с положительными результатами. Налажено производство данных кабелей.