КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ НА НАПРЯЖЕНИЕ 6-35 КВ

Полезная модель относится к области электротехники, а именно к конструкциям кабелей силовых с экструдированной полимерной изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении 6-35 кВ частотой 50 Гц при температуре от минус 40°C до плюс 50°C и относительной влажности воздуха до 98% при температуре плюс 35°С.
Известен кабель силовой на напряжение от 6 до 35 кВ включительно, одножильный или трехжильный, с токопроводящими жилами (жилой) круглой или секторной формы, поверх каждой из которых последовательно наложены методом экструзии первый экран из электропроводящей полимерной композиции, изоляция из полимерной композиции на основе сшитого полиэтилена низкой плотности, второй экран из электропроводящей полимерной композиции, причем материалы как изоляции, так и обоих экранов химически сшиваются с применением в качестве сшивающих агентов органических перекисей. Три изолированные жилы скручиваются в сердечник; поверх сердечника или, если кабель одножильный, поверх круглой изолированной жилы накладывается методом обмотки из электропроводящего материала металлический экран из медных проволок и экструдированная наружная оболочка из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката, или две оболочки из нераспространяющих горение полимерных материалов - поливинилхлоридных пластикатов или безгалогенных композиций на основе полиолефинов; поверх оболочки может накладываться броня из металлических проволок или лент - ГОСТ Р 55025-2012.
Недостатками известных кабелей являются: сравнительно небольшой допустимый ток нагрузки, максимально допустимый ток при кратковременных перегрузках и допустимый ток короткого замыкания, ограничиваемые значениями длительно допустимой, кратковременно допустимой температурой и температурой короткого замыкания, равными 90, 130 и 250°C соответственно. Указанные значения допустимых температур определяются свойствами используемых в составе кабеля неметаллических материалов. Допустимые значения тока нагрузки, тока при перегрузках и тока короткого замыкания (КЗ) ограничиваются также дополнительным нагревом за счет токов в медном экране и в металлической броне.
Ресурс известного кабеля ограничен 30 годами, что обусловлено процессами термического старения, развивающегося при нагреве токами нагрузки и перегрузки, а также электрохимического старения (развития водных триингов).
Поставленная задача состоит в разработке силового кабеля, рассчитанного на более высокие допустимые значения токов нагрузки, перегрузки и короткого замыкания, а также в увеличении назначенного ресурса кабеля до величины 40 лет.
Технический результат в частности достигается в частности тем, что первый электропроводящий экран и изоляция выполнены из материалов, которые могут эксплуатироваться при температуре 105°C не менее 40 лет, кратковременно, но не менее 100 ч в год, эксплуатироваться при температуре 140°C и выдерживать при КЗ температуру не менее 300°C.
Примерами материалов, являются: для первого экрана - композиция HFDK 0587 BK фирмы DOW и композиции Extruded Semiconducting EPR фирмы the Okonite Company; для изоляции - композиция ENDURANCE HFDC-4202 EC фирмы DOW и композиция Okoguard EPR фирмы the Okonite Company.
Повышение допустимых токов нагрузки и перегрузки достигается также тем, что металлический экран кабеля выполняется из биметаллических алюмомедных проволок, имеющих повышенное электрическое сопротивление, что позволяет ограничить нагрев за счет токов, наводимых в экране в процессе нормальной эксплуатации и при перегрузках [практически не уменьшая при этом токи КЗ, текущие преимущественно по внешней, медной части проволок экрана].
Увеличение допустимых токов нагрузки, перегрузки и КЗ обеспечивается дополнительно тем, что в предлагаемой конструкции между токопроводящей жилой (жилами) и первым экраном (экранами), а также поверх металлического экрана наложен слой из, по крайней мере, одной ленты из термостойкого электропроводящего материала, например из саженаполненной стеклоленты, и, кроме того, тем, что броня выполнена из неметаллического материала, в котором не наводятся дополнительные токи, например из композитного материала, в котором в качестве армирующих элементов используются стеклянные, базальтовые, арамидные, борные или иные волокна из диэлектрического материала, а в качестве связующего - эпоксидная, полиуретановая или иная термореактивная смола, обладающая адгезией к армирующим элементам.
-1
Увеличение ресурса кабеля обеспечивается также тем, что применяемый в составе предлагаемой конструкции изоляционный материал характеризуется увеличенной стойкостью к развитию водных триингов: максимальная длина водного триинга, выросшего в течение 8760 ч при напряжении 12 кВ частоты 50 Гц, температуре +20…+40°C, при расстоянии между электродами 1,5 мм, при плоском заземленном электроде и высоковольтном электроде в виде полой иглы с радиусом кривизны острия 25-50 мкм, заполненном 0,3 нормальным раствором поваренной соли в дистиллированной воде не превышает 250 мкм, и коэффициент экстинкции (оптического поглощения) водного триинга, выросшего при указанных выше условиях в течение 8760 ч, в диапазоне длин волн 300-400 нм не превышает 0,015 мкм.
Вышеперечисленные изоляционные материалы обладают указанными свойствами.
Полезная модель иллюстрируется двумя чертежами, на которых кабель показан в разрезе.
На чертеже 1 показан одножильный кабель с токопроводящей жилой круглой формы 1, поверх которой наложен слой (слои) из теплостойкого электропроводящего материала 2, поверх которого последовательно наложены первый электропроводящий полимерный экран 3, изоляция 4, второй электропроводящий полимерный экран 5, демпфирующий слой 6, экран из металлических проволок 7, разделительный слой 8, металлополимерная лента 9, броня 10, защитная оболочка (или две оболочки) 11.
На чертеже 2 показан трехжильный кабель с токопроводящими жилами секторной формы 1, поверх каждой из которых наложен слой (слои) из теплостойкого электропроводящего материала 2, поверх которого последовательно наложен первый электропроводящий экран 3, изоляция 4, второй электропроводящий экран 5, демпфирующий слой 6, экран из металлических проволок 7, разделительный слой 8, металлополимерная лента 9, броня 10, защитная оболочка (или две оболочки) 11.