Кабель силовой на переменное напряжение до 3000 В

Область техники, к которой относится полезная модель
Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, а именно к конструкциям кабелей силовых  с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электрических установках при переменном напряжении 660,1000 и 3000 В при температуре окружающей среды от минус 60 °С до плюс 80 °С.
Уровень техники
Известен кабель силовой (Патент RU 40527 опубл. 10.09.2004), который содержит от одной до пяти токопроводящих медных жил, каждая из которых имеет термический барьер из слюдосодержащей ленты, изоляцию из сшитого полиэтилена или из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30, внутреннюю оболочку из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45 и наружную оболочку из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45. Кабель может также содержать экран медной фольги или ленты или броню из двух стальных лент, а также обмотку из стеклоленты или слюдосодержащей ленты.
Известен кабель силовой (Патент RU42349 опубл. 27.11.2004), который содержит от одной до пяти токопроводящих медных жил с пластмассовой изоляцией и наружной оболочкой.  Кабель содержит термический барьер, выполненный, по меньшей мере, из одной слюдосодержащей ленты, спирально наложенной с перекрытием поверх каждой из токопроводящих медных жил. Изоляция выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30 или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30.  Наружная оболочка 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.
Недостатком вышеуказанных технических решений является узкий температурный диапазон эксплуатации кабелей. Кроме того, кабели имеют недостаточный показатель пожарной безопасности и недостаточный срок службы.
Задачей настоящей  полезной модели  является разработка кабеля силового, который преодолевал бы недостатки аналогов и расширял арсенал технических средств с достижением технического результата в виде улучшения технических характеристик  кабеля, а именно: повышение стойкости к температуре окружающей среды, максимально допустимой токовой нагрузки.
Задачей данной полезной модели является расширение арсенала технических средств за счет создания   пожаробезопасной конструкции кабеля, обеспечивающей  улучшение технических характеристик  кабеля: повышение стойкости к температуре окружающей среды, максимально допустимой токовой нагрузки.
Для решения указанной задачи и достижения упомянутого технического результата в кабеле силовом на переменное напряжение до 3000 В, содержащем от одной до пяти токопроводящих жил, покрытых пластмассовой изоляцией, поверх изолированных токопроводящих  жил последовательно наложены внутренняя и наружная оболочки из поливинилхлоридного пластиката или полимерной композиции, не содержащей галогенов, с содержанием от 0,1 до 2,5 мас.% наночастиц химически модифицированного монтмориллонита с размером частиц  не более 125 мкм.
Особенность  кабеля силового по настоящей полезной модели состоит в том, что токопроводящие жилы выполнены медными или алюминиевыми, при этом дополнительно поверх  медных токопроводящих жил наложен  термический барьер, выполненный из двух слюдосодержащих лент, спирально наложенных с перекрытием не менее 40 %.
Другая особенность кабеля силового по настоящей полезной модели состоит в том, что кабель дополнительно содержит поверх внутренней оболочки металлический экран.
Еще одна особенность кабеля силового по настоящей полезной модели состоит в том, что поверх металлического экрана наложена подушка из поливинилхлоридного пластиката или полимерной композиции, не содержащей галогенов, содержащих от 0,1 до 2,5 мас.% наночастиц химически модифицированного монтмориллонита с размером частиц  не более 125 мкм.
Еще одна особенность кабеля по настоящей полезной модели состоит в том, что поливинилхлоридный пластикат имеет кислородный индекс 30-40 % и температуру хрупкости не  выше минус 40 °С.
Еще одна особенность кабеля по настоящей полезной модели состоит в том, что полимерная композиция, не содержащая галогенов, имеет   кислородный индекс 40-60 % и температуру хрупкости не выше минус 50 °С.
Полезная модель поясняется рисунком
На рисунке представлен кабель в разрезе.
Осуществление полезной модели
Кабель содержит   токопроводящие жилы 1, термический барьер 2, изоляцию 3, внутреннюю оболочку 4, металлический экран 5, подушку 6, броню 7, наружную оболочку 8.  Внутренняя и наружная оболочки 4 и 8, подушка 6 выполнены из поливинилхлоридного пластиката или полимерной композиции, не содержащей галогенов, которые содержат от 0,1 до 2,5 мас.% наночастиц  химически модифицированного монтмориллонита с размером частиц  не более 125 мкм. Внутренняя и наружная оболочки 4 и 8, подушка 6 могут быть выполнены из поливинилхлоридного пластиката с кислородным индексом 30-40 % и температурой хрупкости не  выше минус 40° С или из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом 40-60 % и температурой хрупкости не  выше минус 50° С.
Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
На основные медные или алюминиевые токопроводящие жилы 1 кабеля последовательно наложены термический барьер 2 из слюдосодержащих лент, за исключением алюминиевых токопроводящих жил, и пластмассовая изоляция 3. На изоляцию 3 наложена внутренняя оболочка 4 из поливинилхлоридного пластиката или полимерной композиции, не содержащей галогенов. Поверх внутренней оболочки 4 наложен металлический экран 5, на который наложена подушка из поливинилхлоридного пластиката или полимерной композиции, не содержащей галогенов. Поверх подушки 6 наложена проволочная или ленточная броня 7, выполненная из алюминия или оцинкованной стали. На броню 7 наложена наружная оболочка 8 из поливинилхлоридного пластиката или полимерной композиции, не содержащей галогенов.
Для достижения максимально высокого результата в части получения повышенных физико-механических, теплофизических свойств и пожаробезопасных  характеристик кабеля в материал внутренней и наружной оболочки вводят от 0,1% до 2,5% химически модифицированного монтмориллонита с  размером частиц не более 125 мкм.
Повышение температурного диапазона эксплуатации и максимально допустимой токовой нагрузки кабеля достигается в результате применения материалов с улучшенными теплофизическими свойствами.
Кабель обладает повышенной пожаробезопасностью, так как применяется поливинилхлоридный пластикат с кислородным индексом от 30% до 40% и температурой хрупкости не  выше минус 40 °С или полимерная композиция, не содержащая галогенов, с кислородным индексом от 40% до 60% и температурой хрупкости не  выше минус 50 °С.
Были проведены испытания заявленной полезной модели на стойкость к температуре окружающей среды и максимально допустимой нагрузке, а также по нераспространению горения.  Данные испытаний приведены в таблице.
Наименование характеристики
Технические требования
Известный кабель
Предлагаемый кабель
стойкость к повышенной температуре окружающей среды по    ГОСТ 20.57.406-81
<i>-</i>
плюс 50 °С
плюс 80°С
максимально допустимая токовая нагрузка
-
-
выше на 10%
стойкость к пониженной температуре окружающей среды по    ГОСТ 20.57.406-81
-
минус 30 °С
минус 60 °С
нераспространение горения по ГОСТР МЭК 332-3-96, категория А
Длина выгоревшего участка не более 2,5 м
не более 1,5 м,соответствует
-
нераспространение горения по ГОСТ IEC 60332-3-22-2011, категория А
Длина выгоревшего участка не более 2,5 м
-
не более 1,4 м,соответствует
Заявляемый электрический кабель соответствует критерию «промышленная применимость», поскольку он может быть многократно произведен и использован по своему назначению с достижением указанного технического результата. Все используемые в конструкции кабеля материалы являются известными и промышленно выпускаемыми. Изготовление кабеля осуществляется на базе известного оборудования, материалов и технологий, существующих в кабельной промышленности и используемых в производстве электрических кабелей.