КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ ТРЁХФАЗНЫЙ С МЕТАЛЛИЧЕСКОЙ ОБОЛОЧКОЙ

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена, применяемых для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение 6, 10, 15, 20, 30, 35, 45, 66, 110, 132, 150, 220, 275, 330 кВ.
Известен силовой кабель, являющийся близким аналогом (прототипом) заявляемой конструкции силового кабеля, это кабель силовой, содержащий три металлические токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта первым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцией из сшитой композиции полиэтилена, вторым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, слоем из электропроводящей ленты и металлическим экраном, при этом токопроводящие жилы, покрытые указанными слоями, скручены в сердечник вокруг жгута из полимерного материала, а поверх скрученных жил содержится разделительный слой и наружная оболочка, при этом разделительный слой выполнен из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 28, а наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом не менее 32 (патент RU №148879, М. кл. Н01В 7/295, опубликовано 20.12.2014).
Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в выполнении трехфазного кабеля с медными или алюминиевыми токопроводящими жилами, экраном по жиле из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляции из сшитой композиции полиэтилена, экраном по изоляции из электропроводящей сшитой полимерной композиции, наличии внутренней и наружной оболочки. Наличие разделительного слоя, слоя из электропроводящей ленты, и металлического экрана в частных случаях исполнения.
Отличительными признаками предложенной полезной модели и известной конструкции кабеля является наличие между внутренней и наружной оболочками кабеля металлической оболочки толщиной не менее 1 мм.
Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности силового кабеля на среднее и высокое напряжение при эксплуатации в экстремальных условиях повышенных электрических, механических и температурных нагрузок.
Технический результат достигается тем, что кабель силовой содержит три круглые металлические токопроводящие жилы, каждая из которых покрыта первым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцией из сшитой композиции полиэтилена, вторым слоем из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, при этом токопроводящие жилы, покрытые изоляцией и двумя электропроводящими слоями скручены в сердечник вокруг жгута из полимерного материала, а поверх скрученных жил содержится внутренняя оболочка и наружная оболочка, а между внутренней и наружной оболочкой расположена металлическая оболочка из алюминия, алюминиевого сплава или свинца, выполненная толщиной не менее 1 мм. Поверх металлической оболочки может быть наложен термобарьер или подушка под броню и броня. Токопроводящие жилы могут быть выполнены медными или алюминиевыми. По токопроводящим жилам может быть дополнительно наложен слой из электропроводящей полимерной ленты. При наложении металлического экрана, он выполняется из медных проволок, обмотанных медной лентой или пасмой из медных проволок или из алюминиевых (или из алюминиевого сплава) проволок, обмотанных алюминиевой (или из алюминиевого сплава) лентой, либо обмотанных арамидной или полимерной нитью, или полимерной лентой. Металлический экран может быть наложен либо на каждую токопроводяшую жилу, либо на скрутку жил (общий экран) поверх внутренней оболочки. На металлический экран может быть дополнительно наложен разделительный слой.
Наружная оболочка кабеля выполнена из полиэтилена, либо из поливилхлорида, либо из поливинилхлорида пониженной горючести, либо поливинилхлорида пониженной горючести в хладостойком исполнении, либо из поливинилхлорида пониженной пожароопасности, либо из поливинилхлорида пониженной пожароопасности с низким дымовыделением в холодостойком исполнении, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов, либо из полимерной композиции, не содержащей галогенов в холодостойком исполнении, либо из огнестойкой полимерной композиции, не содержащей галогенов. Наружная оболочка кабеля может быть выполнена также в усиленном или двухслойном исполнении. Кабель может быть выполнен в герметизированном варианте, с герметизацией токопроводящей жилы и с наложением поверх металлического экрана, поверх электропроводящего экрана по изоляции и поверх внутренней оболочки водоблокирующей ленты. А поверх наружной оболочки наложен электропроводящий слой.
Опыт изготовления и эксплуатации силовых кабелей на среднее и высокое напряжение показал, что можно обеспечить дополнительную защиту силового кабеля для повышения надежности кабеля при эксплуатации путем изготовления дополнительной оболочки кабеля из металла (алюминия, алюминиевого сплава либо свинца). Металлические оболочки применяют, в основном, в кабелях с бумажной изоляцией, но выяснилось, что в кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена это тоже целесообразно. При этом металлическая оболочка выполняет сразу несколько защитных функций в силовом кабеле, т.е. она играет роль металлического экрана или дополнительного металлического экрана для защиты внешних цепей от влияния электромагнитных полей токов, проходящих по кабелю и для обеспечения симметрии электрического поля вокруг жил кабеля, она дополнительно защищает кабель от внешних механических повреждений, т.е. выполняет роль брони. Алюминиевая или свинцовая оболочки кабеля предохраняют внутренние элементы кабеля от разрушения влагой, кислотами, газами и т.п., т.е. служат для дополнительной герметизацией кабеля, при этом сохраняются все основные свойства силового кабеля на среднее и высокое напряжение. Толщина металлической оболочки определяется величиной токов короткого замыкания, временем их действия и варьируется от 1 мм до 1,71 мм в зависимости от условий эксплуатации кабеля и его назначения. В том случае, когда величины токов короткого замыкания достаточно высоки и толщины металлической оболочки недостаточно для защиты от электромагнитных полей, на слой обмотки из электропроводящего материала по электропроводящему экрану по изоляции дополнительно накладывается металлический экран (медный или алюминиевый), либо по каждой токопроводящей жиле, либо общий экран поверх внутренней оболочки, выбор места наложения металлического экрана обусловлен обеспечением максимального контакта металлического экрана с полупроводящим экраном поверх изоляции токопроводящих жил. Поверх общего металлического экрана накладывается разделительный электропроводящий слой толщиной не менее 0,15 мм из электропроводящей крепированной ленты или электропроводящей кабельной бумаги или электропроводящей полимерной ленты или электропроводящих лент нетканого полотна, из электропроводящей водоблокирующей ленты, или из ленты электропроводящей бумаги или электропроводящей синтетической ленты, или электропроводящей водоблокирующей ленты (в случае герметизированного кабеля) или обмотки не менее одной огнезащитной ленты в кабелях с индексом «нг()», «гнг()», «нг()-LS», нг()-ХЛ, затем накладывается внутренняя металлическая оболочка, затем дополнительная обмотка кабельной бумагой или полимерной лентой или лентами из нетканого полотна (для конструкций кабеля с индивидуальными экранами токопроводящих жил или без экрана) и наружная оболочка. Т.к. наличие металлической внутренней оболочки хорошо защищает внутреннюю конструкцию кабеля от внешних механических и коррозионно-активных воздействий, данные кабели рекомендуются при прокладке в земле независимо от степени коррозионной активности грунтов (со свинцовой оболочкой). А с алюминиевой оболочкой в герметизированном варианте для прокладки в земле и в воде (в несудоходных водоемах) - при соблюдении мер, исключающих механические повреждения кабеля. Для дополнительной защиты кабеля от механических повреждений дополнительно может накладываться и броня, поэтому данные кабели предназначаются для прокладки на сложных участках кабельных трасс, а также на участках без ограничения разности уровней.
Процесс изготовления силового кабеля на среднее и высокое напряжение с металлической внутренней оболочкой выглядит следующим образом:
Кабель силовой содержит три токопроводящие жилы, медные или алюминиевые, скрученные из множества проволок и уплотненные, круглой формы, предназначенные для прохождения электрического тока.
На каждую токопроводящую жилу обмоткой накладывается слой из электропроводящей полимерной ленты - огнестойкий барьер (в случае изготовления огнестойкого кабеля), затем методом экструзии накладывается первый слой из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена (либо на огнестойкий барьер, либо непосредственно на токопроводящую жилу), служащий для равномерного распределения напряженности электрического поля на границе токопроводящей жилы и слоя изоляции.
Поверх первого слоя из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена методом экструзии накладывается слой из изоляционной композиции сшитого полиэтилена, служащий основным электроизоляционным элементом и выдерживающий воздействие электрического поля.
Поверх изоляционного слоя методом экструзии накладывается второй слой из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, служащий для равномерного распределения напряженности между изоляцией и металлическим экраном (или металлической оболочкой в случае отсутствия экрана).
Поверх второго слоя из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена наложен слой из ленты электропроводящей бумаги или электропроводящей полимерной ленты, или нетканого полотна, или электропроводящей водоблокирующей ленты, служащий защитой от механического повреждения второго электропроводящего экрана, а также служащий для выравнивания электрического поля в кабеле.
Поверх обмотки из электропроводящей ленты накладывается металлический экран (в случае его наличия). Основным назначением металлического экрана является равномерное распространение нулевого потенциала по поверхности изоляции кабеля и пропускания токов короткого замыкания. Металлический экран выполняется из металлических проволок, скрученных в одном направлении, поверх которых методом обмотки с обеспечением электрического контакта наложена металлическая лента (или  из металлических проволок), при этом проволоки и лента могут быть выполнены из меди, либо из алюминия или алюминиевого сплава, а обмотка может быть выполнена и из арамидных нитей или полимерных нитей или полимерных лент. Металлический экран может быть наложен либо по каждой токопроводящей жиле, либо по скрутке жил по внутренней оболочке кабеля.
Изолированные и экранированные токопроводящие жилы скручены в сердечник вокруг жгута, выполненного из полимерного материала.
Поверх сердечника из скрученных жил методом экструзии наложена внутренняя оболочка с заполнением межфазного пространства (для придания кабелю практически круглой формы) и металлический экран (при его наличии).
Поверх металлического экрана методом обмотки допускается накладывать разделительный слой в виде обмотки, необходимый для предотвращения затекания материала оболочки между проволок экрана в процессе изготовления. Поверх разделительного слоя накладывается металлическая внутренняя оболочка толщиной не менее 1 мм. Поверх металлической оболочки выполнена обмотка из лент кабельной бумаги или полимерной ленты, или нетканого полотна, или стеклоленты. В случае изготовления кабеля, не распространяющего горения, поверх металлической оболочки выпрессовывается термобарьер из поливинилхлорида пониженной горючести или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, а в случае изготовления кабеля с повышенными требованиями к защите от механических повреждений, поверх металлической оболочки накладывается подушка под броню и ленточная, проволочная или комбинированная броня.
Затем накладывается наружная оболочка.
Кабель силовой может быть выполнен в исполнении «г» и содержать поверх второго электропроводящего экрана и поверх металлического экрана слой из электропроводящей водоблокирующей ленты, а поверх разделительного слоя содержать водоблокирующую ленту, что позволяет дополнительно защищать кабель от распространения влаги. Кабель силовой может быть выполнен в исполнении «гж» и дополнительно к конструкции в исполнении «г» содержать герметизированную токопроводящую жилу, путем введения водоблокирующих нитей в процессе скрутки.
Конструкция заявленной полезной модели успешно опробована в условиях производства.