КАБЕЛЬ КОАКСИАЛЬНЫЙ ДЛЯ ПЕРЕДАЧИ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Предлагаемый кабель коаксиальный предназначен для передачи и распространения электрической энергии в силовых и осветительных сетях номинальным переменным напряжением до 380 В и частотой 50 Гц.
Известен кабель АВТ-1 (АВТ-2), представляющий собой 2, 3 или 4 изолированные жилы, скрученные вокруг изолированного стального троса, применяемый в качестве ответвлений от высоковольтных линий. Применение данного кабеля не исключает возможность несанкционированного подключения потребителя, минуя приборы учета.
Известны кабели силовые с внешней проволочной броней (Бачелис Д.С и др.. Электрические кабели, провода и шнуры (справочник), под общ. ред. Н.И.Белоруссова. Изд. 3-е, перераб. М., «Энергия», 1971, стр.76). Известные кабели содержат внутренний изолированный проводник, с наложенной поверх изоляции проволочной броней, которая покрыта внешней оболочкой. В данной конструкции кабеля также не исключается возможность несанкционированного подключения потребителей к линиям электропередачи.
Наиболее близок к предлагаемому техническому решению коаксиальный кабель по патенту РФ №33669, который содержит внутренний одножильный проводник, изоляцию внутреннего проводника, внешний многожильный проводник и изоляцию внешнего многожильного проводника. Данная конструкция кабеля исключает возможность несанкционированного подключения потребителей к линиям электропередачи, поскольку невозможно подключиться к жиле внутреннего проводника, не повредив внешний проводник. Существенным недостатком данного кабеля является значительное растяжение и провисание его в процессе эксплуатации на воздушных линиях, что снижает надежность и безопасность силовых и осветительных сетей.
Задачей полезной модели является повышение надежности и безопасности эксплуатации силовых и осветительных сетей с исключением возможности несанкционированного подключения потребителей к этим сетям.
Для решения поставленной задачи предлагается в коаксиальном кабеле, состоящем из внутреннего проводника, изоляции внутреннего проводника, на которую концентрично наложен внешний многожильный проводник из алюминиевых проволок и внешняя изолирующая оболочка, внутренний проводник
выполнить одножильным или многожильным из медных или алюминиевых проволок, скрученных между собой в сердечник. Для повышения надежности кабеля и устранения его растяжения и провисания предлагается часть жил внутреннего и внешнего проводников выполнить в виде упрочняющих элементов - стальных оцинкованных проволок. При этом количество стальных проволок определяется требуемым разрывным усилием, которое должен выдерживать кабель, и определяется по формуле:
где
n - количество стальных проволок,
к - коэффициент запаса равный от 1,4 до 1,5,
Р - разрывное усилие кабеля (Н),
2
S - номинальное сечение внутреннего, внешнего проводника (мм),
1
2
δ - временное сопротивление разрыву внутреннего проводника (Н/мм),
2
2
δ - временное сопротивление разрыву внешнего проводника (Н/мм),
3
2
δ - временное сопротивление разрыву стальных проволок (Н/мм),
2
d - диаметр проволок внешнего проводника и стальных проволок (мм).
Для придания кабелю дополнительной прочности поверх внешнего проводника наложен дополнительный скрепляющий элемент в виде нитей.
Для защиты кабеля от воздействия влаги между жилами внешнего проводника дополнительно могут быть проложены водоблокирующие нити.
Изоляция внутреннего и внешнего проводника может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката или силанольносшиваемого полиэтилена.
Для повышения пожаростойкости кабеля изоляция внутреннего и внешнего проводников может быть выполнена из пластиката, не распространяющего горение.
Дополнительными отличиями предлагаемого кабеля является также то, что внутренний проводник может быть выполнен из одной стальной и шести медных или алюминиевых проволок, а внешний проводник может содержать 4 или 6 стальных проволок.
Пример конструкции предлагаемого кабеля с многожильным внутренним проводником и внешним проводником, содержащим 6 стальных проволок, представлен на фиг.1 и фиг.2, где:
1. Внутренний проводник
2. Изоляция внутреннего проводника
3. Внешний проводник
4. Проволоки стальные
5. Скрепляющий элемент
6. Внешняя изолирующая оболочка
7. Водоблокирующая нить.
В предлагаемом кабеле внутренний проводник 1 изготавливается из медных или алюминиевых проволок, скрученных между собой в сердечник. Поверх внутреннего проводника 1 накладывается изоляция 2 внутреннего проводника 1 из поливинилхлоридного пластиката, или силанольносшиваемого полиэтилена, или пластиката, не распространяющего горение. Поверх изоляции 2 внутреннего проводника 1 располагается внешний многожильный проводник 3, состоящий из алюминиевых проволок. Между жилами внешнего многожильного проводника 3 проложены водоблокирующие нити 7. Для придания конструкции кабеля прочности часть жил внешнего и внутреннего проводника выполнены из стальных оцинкованных проволок 4. Поверх внешнего проводника 3 наложен скрепляющий элемент 5 в виде нитей.
Выполним для примера расчет количества проволок для конкретного кабеля марки АВК 6/6
где,
n - количество стальных проволок
к - коэффициент запаса равный от 1,4 до 1,5, выбираем коэффициент равный 1,4
Р - разрывное усилие кабеля, (Н), равно 3021 Н, согласно требованиям ПУЭ
2
2
S - номинальное сечение внутреннего, внешнего проводника, (мм), исходя из марки кабеля, его сечение равно 6 мм
1
2
2
δ - временное сопротивление разрыву внутреннего проводника, (Н/мм), величина справочная, исходя из ТУ равна 162 Н/мм
2
2
2
δ - временное сопротивление разрыву внешнего проводника, (Н/мм), величина справочная, исходя из ТУ равна 176 Н/мм
3
2
2
δ - временное сопротивление разрыву стальных проволок, (Н/мм), величина справочная, исходя из ТУ равна 1800 Н/мм
2
d - диаметр проволок внешнего проводника и стальных проволок, (мм), выбирается исходя из периметра окружности изоляции внутреннего проводника, с учетом необходимости покрытия изоляции внутреннего проводника проволоками внешнего проводника не менее чем на 80%-90%, в данном случае диаметр проволок внешнего проводника выбираем равным 0,5 мм.
Исходя из рассчитанной формулы, выбираем ближайшее, большее целое значение, в нашем случае это 4. Таким образом, для того, чтобы кабель АВК 6/6 удовлетворял требованиям ПУЭ, достаточно в его внешнем проводнике разместить 4 стальные проволоки.
Технология изготовления кабеля состоит из следующих операций:
- волочение алюминиевых или медных проволок внутреннего проводника,
- скрутка алюминиевых(медных) и стальной проволоки в жилу на крутильной машине,
- наложение методом экструзии изоляции внутреннего проводника,
- совмещенный процесс наложения внешнего проводника с водоблокирующими нитями при помощи SZ-скрутки с наложением скрепляющей нити(ленты) методом обмотки и наложение внешней изолирующей оболочки выполняется на совмещенной линии, состоящей из устройства реверсивной SZ-скрутки, обмоточного устройства и экструдера.
Для изготовления кабеля применяются следующие материалы:
- Проволока алюминиевая марок AM, АПТ, AT по ТУ 16.К71 - 088
- Проволока стальная оцинкованная по ТУ 14-4-1457 или ГОСТ 1526
- Пластикат поливинилхлоридный по ГОСТ 5960
- Композиция полиэтилена силанольносшиваемого по ТУ 301-05-131.
Конструкция предлагаемого кабеля исключает возможность несанкционированного подключения к линии электропередачи, оснащенной данным кабелем. Кроме того, предлагаемый кабель обладает высокой прочностью и
устойчивостью к растяжению и провисанию, что делает возможным его применение на воздушных линиях электропередач. За счет применения многожильного внутреннего проводника увеличивается гибкость кабеля по сравнению с прототипом. Применение силанольносшиваемого полиэтилена в качестве материала изоляции позволяет уменьшить массу кабеля, увеличить срок его службы, а также появляется возможность эксплуатировать этот кабель при более высокой температуре. Применение пластиката, не распространяющего горение, в качестве материала изоляции, повышает пожарную безопасность кабельных линий, оснащенных кабелем предлагаемой конструкции.