КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ С БРОНЁЙ ИЗ КОМПОЗИТНЫХ СТЕКЛОВОЛОКОННЫХ ПРУТКОВ

Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, а именно к конструкциям кабелей силовых одножильных с изоляцией из сшитого полиэтилена и броней, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении от 6 до 35 кВ частотой 50 Гц. Могут применяться во всех макроклиматических районах на суше и на море, кроме климатического района с антарктическим холодным климатом (всеклиматическое исполнение).
Из предшествующего уровня техники известен наиболее близкий аналог (прототип) - это кабель силовой, содержащий одну токопроводящую жилу и последовательно расположенные на ней наложенные экструзией первый экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, обмотку лентой из электропроводящего материала, металлический экран, разделительный слой и экструдированную наружную оболочку из полиэтилена или поливинилхлоридного пластиката, отличающийся тем, что металлический экран выполнен в виде спирально или волнообразно наложенных медных проволок, скрепленных спирально наложенной пасьмой из медных проволок, поверх разделительного слоя наложена внутренняя экс-трудированная оболочка и проволочная броня из алюминиевых проволок или проволок из алюминиевого сплава (патент RU №97857 «Кабель силовой бронированный», М.кл. Н01В 7/18, Н01В 9/02, опубликованный 20.09.2010).
Недостатком данной конструкции является материал, из которого выполнена броня, т.к. наличие металлической брони в одножильном кабеле вызывает потери электрической мощности при эксплуатации кабельной линии. Также недостатком является влияние брони на индуктивность и взаимоиндуктивность кабельной цепи. Кроме того, такой тип брони значительно увеличивает вес кабеля.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в снижении трудоемкости монтажа, улучшении эксплуатационных характеристик и расширении арсенала одножильных силовых кабелей, работающих при средних напряжениях от 6 до 35 кВ и обладающих высокой эксплуатационной надежностью.
Данная задача достигается за счет того, что кабель силовой одножильный экранированный на напряжение от 6 до 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена содержит броню из композитных стекловолоконных прутков.
Токопроводящая жила выполнена круглой формы, из медных или алюминиевых проволок с уплотнением. Поверх токопроводящей жилы наложен токопроводящий экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, либо из синтетической электропроводящей ленты и электропроводящей сшитой полимерной композиции. Поверх изоляции наложен токопроводящий экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции. Экран выполнен из медных проволок, поверх которых спирально наложена медная лента. Поверх экрана наложен разделительный слой обмоткой из электропроводящей бумаги или электропроводящей синтетической ленты, или нетканого электропроводящего полотна, или электропроводящей водоблокирующей ленты, поверх которого наложена ламинированная алюмополимерная лента. В случае необходимости применения кабеля во взрывоопасных зонах, броня из композитных стекловолоконных прутков дополнительно снабжается двумя алюминиевыми проволоками, необходимыми для снятия электростатического напряжения.
Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является снижение потерь электрической мощности, увеличение прочности на разрыв и эксплуатационной надежности одножильного силового экранированного кабеля на напряжение от 6 до 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена.
Для обеспечения высокой эксплуатационной надежности при проектировании кабеля необходимо включать в его конструкцию броню, обладающую высокой стойкостью к механическим воздействиям.
В рассмотренном прототипе в качестве брони используют проволоку из алюминия или алюминиевого сплава. Однако применение токопроводящего материала в одножильных кабелях имеет ряд негативных последствий - необходимость заземления брони, значительное увеличение веса, потери электрической мощности, трудоемкость монтажа такого кабеля.
Избежать указанных недостатков позволяет применение в качестве брони композитных стекловолоконных прутков. Помимо преимуществ, связанных с диэлектрической природой стеклопластика, прутки из этого материала имеют более низкий вес и более высокое значение прочности на разрыв по сравнению с проволокой из алюминия или алюминиевого сплава. Таким образом, благодаря применению в качестве брони композитных стекловолоконных прутков в конструкции кабеля силового одножильного экранированного на напряжение от 6 до 35 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена достигается указанный технический результат, заключающийся в снижении потерь электрической мощности, увеличении прочности на разрыв и эксплуатационной надежности такого кабеля.
Токопроводящая жила кабеля имеет круглое сечение, выполнена из медных или алюминиевых проволок с уплотнением для уменьшения ее размеров и зазоров между проволоками. Поверх жилы для равномерного распределения напряженности электрического поля на ее границе со слоем изоляции наложен экран из электропроводящей сшитой полимерной композиции, который может быть дополнен синтетической электропроводящей лентой. Изоляция представляет собой слой сшитого полиэтилена, обладающего высокой электрической прочностью и термостойкостью. Поверх изоляции наложен внешний электропроводящий экран, который позволяет равномерно распределять напряженность электрического поля между изоляцией и проволочным экраном кабеля. С целью продольной герметизации подушка под экран может быть выполнена в виде обмотки электропроводящей водоблокирующей лентой, которая при попадании влаги разбухает, тем самым препятствуя дальнейшему ее распространению вдоль кабеля. Проволочный экран, служащий для равномерного распространения нулевого потенциала по поверхности изоляции кабеля и пропускания токов короткого замыкания, выполнен из медных проволок, поверх которых спирально наложена медная лента. При нанесении следующего слоя кабеля возможно проникновение материала этого слоя под проволочный экран, для исключения такого явления поверх экрана наложен разделительный слой в виде обмотки одним из перечисленных материалов: электропроводящая бумага, электропроводящая синтетическая лента, нетканое электропроводящее полотно или электропроводящая водоблокирующая лента. Поверх обмотки может быть наложена ламинированная алюмополимерная лента для поперечной герметизации кабеля. Следующим слоем может быть наложена внутренняя оболочка, исключающая повреждение алюмополимерной ленты при наложении композитных стекловолоконных прутков. Последний слой - поверх брони наложена оболочка из полимерной композиции, необходимая для защиты кабеля от вредных внешних воздействий.
Изготовление кабеля осуществляется на базе известного кабельного оборудования и стандартных технологий. Процесс изготовления включает такие операции, как волочение медной или алюминиевой проволоки на волочильных машинах, скрутку токопроводящей жилы на крутильных машинах для скрутки токопроводящих жил, обжатие жилы во вращающихся вальцах, размещающихся непосредственно в крутильных машинах. Изоляция, токопроводящие полимерные экраны, подушка под экран и наружная оболочка накладываются методом экструзии. Металлический экран выполняется из медных проволок, скрученных в одном направлении, поверх которых методом обмотки с обеспечением электрического контакта накладывается медная лента. Разделительный слой и водоблокирующие ленты накладываются методом обмотки. Броня выполнена методом спирального наложения композитных стекловолоконных прутков.