Кабель силовой для прокладки в земле

Область техники
Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для прокладки в земле и эксплуатации в условиях передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении от 6 кВ до 20 кВ и частотой до 50 Гц.
Уровень техники
Из уровня техники известен кабель силовой с длительно допустимой температурой нагрева токопроводящей жилы, не распространяющий горение, пониженной пожароопасности, содержащий токопроводящую жилу, полупроводящий экран по жиле из ленты электропроводящей кабельной бумаги, с фазной бумажной изоляцией изготовленной из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 90°С, с применением нестекающего изоляционного пропиточного состава с кинематической вязкостью не менее 30 cst (сантистокс) при температуре 120°С, полупроводящий экран из ленты электропроводящей кабельной бумаги поверх изоляции, свинцовую оболочку, слой из термически стойких лент поверх свинцовой оболочки и наружную оболочку из трудногорючих полимерных композиций (см. Патент РФ на полезную модель №172840, 26.07.2017) по совокупности существенных признаков принятый за ближайший аналог (прототип) полезной модели.
Недостатком данного аналога является то, что эксплуатационные характеристики силового кабеля не обеспечивают в полной мере надежность и долговечность при его прокладке и эксплуатации в земле, в частности при температуре до минус 15°С. Это связано с отсутствием необходимой защиты кабеля от влаги, его низкой коррозионной стойкостью, а также недостаточной твердостью и стойкостью трудногорючих полимерных композиций оболочки к механическим нагрузкам, которые возникают при прокладке кабеля в земле. Кроме того, нижняя граница значения длительно допустимой температуры нагрева токопроводящей жилы такого кабеля составляет 80°С, что не во всех случаях является достаточным при работе на высокой мощности. Указанные конструктивные недостатки аналога могут привести к повреждению кабеля в процессе прокладки и/или эксплуатации.
Сущность полезной модели
Задачей заявленной полезной модели является разработка конструкции кабеля, который бы обладал высокой надежностью как при прокладке, так и при эксплуатации в земле.
Технический результат полезной модели заключается в повышении устойчивости кабеля к повреждениям.
Указанный технический результат достигается в заявленной полезной модели за счет того, что кабель содержит последовательно размещенные элементы: токопроводящую жилу, полупроводящий экран из лент электропроводящей кабельной бумаги по жиле, фазную бумажную изоляцию из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°С не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°С и диэлектрической проницаемостью при температуре 60°С не менее 2,0, полупроводящий экран из лент электропроводящей кабельной бумаги поверх изоляции, металлическую оболочку, слой из полимерных лент, и наружную оболочку из полимерного материала, при этом между металлической оболочкой и слоем из полимерных лент последовательно размещены: антикоррозионный слой из продуктов перегонки нефти, наружная оболочка выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору шкала D не менее 40, фазная изоляция выполнена из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, а нестекающий изоляционный пропиточный состав имеет диэлектрическую проницаемостью при температуре 60°С не менее 2,0.
Согласно частным вариантам реализации полезной модели:
- в качестве пропиточного состава фазной бумажной изоляции использован состав марки ND-424;
- металлическая оболочка выполнена из сплава свинца или алюминия.
В заявленной конструкции кабеля за счет наличия токопроводящей жилы, слоев полупроводящих экранов, фазной изоляции из термостойкой изоляционной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим изоляционным пропиточным составом с кинематической вязкостью при температуре 120°С не менее 30 сантистокс, с температурой каплепадения не менее 108°С и диэлектрической проницаемостью при температуре 60°С не менее 2,0, обеспечивается высокая длительно допустимая температура нагрева токопроводящей жилы кабеля (не менее 90°С) и максимальная температура токопроводящей жилы при коротком замыкании равная 250°С. Это позволяет не допустить преждевременного старения изоляции и последующего повреждения в результате термической деструкции в течение всего срока эксплуатации.
При этом сочетание металлической оболочки, антикоррозионного слоя, слоя из полимерных лент и наружной оболочки с указанной твердостью обеспечивает высокую прочность кабеля, его коррозионную стойкость и влагостойкость, что предотвращает повреждение кабеля при прокладке в земле и его последующей эксплуатации (в результате воздействия внешней среды).
Таким образом, все указанные признаки полезной модели направлены на достижение единого технического результата, заключающегося в повышении устойчивости кабеля к повреждениям.
Приведенные частные случаи реализации полезной модели также направлены на достижение указанного технического результата. Однако они не являются единственно возможными формами воплощения предложенной конструкции, а показывают наиболее предпочтительные, с точки зрения указанного результата, варианты.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется фигурой, на которой схематично показана конструкция кабеля в разрезе.
Раскрытие полезной модели
Заявленный силовой кабель содержит следующие последовательно (послойно) размещенные элементы токопроводящую жилу (1), полупроводящий экран (2) по жиле, фазную изоляцию (3), полупроводящий экран (4) по изоляции, металлическую оболочку (5), антикоррозионный слой (6), слой из полимерных лент (7) и наружную оболочку (8).
Токопроводящая жила (1) может быть выполнена, например, из меди или алюминия.
Полупроводящий экран (2) по токопроводящей жиле выполнен из ленты электропроводящей кабельной бумаги, наложенной с перекрытием. В частности, может быть использована бумага БЭКДм-150.
Фазная изоляция (3) изготовлена из термостойкой изоляционной кабельной бумаги с температурой нагревостойкости не менее 105°С, пропитанной нестекающим составом повышенной вязкости. Предпочтительно применяется состав с кинематической вязкостью при температуре 120°С не менее 30 сСт (сантистокс), с температурой каплепадения не менее 108°С и диэлектрической проницаемостью при температуре 60°С не менее 2,0. В качестве примера может применяться состав марки ND-424. Сочетание указанных материалов будет обеспечивать наилучшую защиту кабеля от перегрева в течение всего срока эксплуатации.
Полупроводящий экран (4) по фазной изоляции также выполняется из намотанных лент электропроводящей кабельной бумаги.
Металлическая оболочка (5) может быть выполнена из алюминия или свинца. В зависимости от диаметра кабеля под металлической оболочкой номинальная толщина металлической оболочки может составлять от 1,05 до 1,96 мм.
Антикоррозионный слой (6) изготовлен из продуктов перегонки нефти с температурой хрупкости не выше минус 15°С, в частности битума, и имеет толщину, как правило, до 1 мм.
Слой из полимерных лент (7) может выполняться в частности из полиэтилентерефталата. Толщина ленты, как правило, составляет до 0,05 мм.
Наружная оболочка (8) выполнена из полимерного материала с твердостью по Шору шкала D не менее 40. В частности, для его изготовления могут применяться композиции кабельного полиэтилена. В зависимости от диаметра кабеля под наружной оболочкой номинальная толщина наружной оболочки может составлять от 1,8 до 3,0 мм.
Заявленный кабель изготавливают следующим способом.
Токопроводящие жилы проводника (1) производят посредством любой из известных специалисту в кабельной промышленности технологии.
Наложение полу про водящих, экранов (2), (4) и фазной изоляции (3) осуществляют на изолировочных машинах типа М4-ВР8. Пропитку изоляции выполняют посредством известной специалисту в кабельной промышленности технологии.
Наложение металлической оболочки (5) проводят на прессах типа «Хансон-Робертсон» или П-6034.
Наложение наружной оболочки (8) осуществляют на экструзионных линиях.
Наложение антикоррозионного слоя (6) и слоя из полимерных лент (7) осуществляют на оборудовании для наложения защитных покровов.
Таким образом, кабель описанной выше конструкции обладает рядом преимуществ, связанных с повышенной длительно допустимой температурой нагрева токопроводящей жилы, высокой герметичностью и прочностью при прокладке, которые обуславливают высокую стойкость кабеля к разрушениям при термическом, коррозионном и механическом воздействиях.
Следует отметить, что полезная модель не ограничена частными примерами реализации, приведенными в описании. Возможны иные варианты исполнения слоев кабеля в рамках приведенной совокупности существенных признаков, которые являются понятными для специалиста в данной области техники.