Кабель силовой на напряжение 6-20 кВ

Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, а именно, к конструкциям кабелей силовых с секторными жилами на напряжение от 6 до 20 кВ, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.
Из предшествующего уровня техники известен наиболее близкий аналог (прототип) – это кабель силовой, содержащий три медные или алюминиевые токопроводящие жилы секторной формы, поверх каждой из которых последовательно наложены методом экструзии первый экран из электропроводящей полимерной композиции, изоляция из сшитой полиэтиленовой композиции или из этиленпропиленовой резины, второй экран из электропроводящей полимерной композиции, при этом изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого последовательно расположены скрепляющий слой, экран из металлических проволок, соединенных спирально наложенной металлической лентой, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка, отличающийся тем, что металлический экран выполнен из проволок из алюминиевого сплава, стойких к не менее чем 10 перегибам на угол 90° от исходного положения в обе стороны, с временным сопротивлением при максимальной нагрузке 75-170 МПа и относительным удлинением при разрыве 2-20% (патент RU № 192506 «Кабель силовой на напряжение 6-20 кВ», М.кл. H01B 9/02, опубликованный 18.09.2019).
Недостатком данной конструкции является материал изоляции. Сшитый полиэтилен, применяемый в конструкции прототипа в качестве изоляции, не обеспечивает достаточной гибкости кабеля, а этиленпропиленовая резина обладает невысокими значениями прочности на разрыв и твёрдости. Указанные характеристики влияют на долговечность кабеля и сложность монтажа кабельной линии.
Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении долговечности кабеля с секторными жилами, а также в упрощении монтажа кабельной линии и расширении арсенала силовых кабелей на напряжение от 6 до 20 кВ, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.
2
Данная задача достигается за счёт того, что кабель силовой на напряжение от 6 до 20 кВ обладает совокупностью существенных признаков, не известной из предшествующего уровня техники, а именно, содержит покрытые электропроводящим полимерным экраном по жиле, резиновой изоляцией и электропроводящим полимерным экраном по изоляции токопроводящие жилы секторной формы, скрученные в сердечник, поверх которого наложен слой из электропроводящего материала, металлический экран и наружная полимерная оболочка, а в качестве изоляционного материала содержит высокомодульную этиленпропиленовую резину с прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм и твёрдостью по Шору (шкала А) не менее 82.
2
Техническим результатом, обеспечиваемым приведённой совокупностью признаков, является создание технического решения, альтернативного известному, выбранному в качестве прототипа. Отличительной особенностью заявляемого технического решения является повышенная долговечность кабеля силового с секторными жилами на напряжение от 6 до 20 кВ и упрощение монтажа кабельной линии, что обеспечивается высокой прочностью и твёрдостью изоляционного слоя из высокомодульной этиленпропиленовой резины. Каждый из указанных существенных признаков влияет на получение данного технического результата, а именно, изготовление токопроводящих жил секторной формы и скрутка их в сердечник в совокупности с применением высокомодульной этиленпропиленовой резины с прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм и твёрдостью по Шору (шкала А) не менее 82 в качестве изоляции позволяет увеличить надёжность и долговечность кабеля силового на напряжение от 6 до 20 кВ без увеличения габаритов. Прочность и твёрдость изоляции обеспечивают её целостность и стойкость к продавливанию при эксплуатации кабеля, в связи с чем указанные параметры имеют высокое значение для сохранения эксплуатационных свойств в течение всего срока службы кабельного изделия. В случае прокладки кабельной линии сложной конфигурации более мягкая изоляция, например, из этиленпропиленовой резины, может продавливаться проволоками металлического экрана, что ведёт к ухудшению электрических параметров изоляционного слоя. Наличие двух полимерных экранов и одного металлического позволяет использовать кабель при напряжениях от 6 до 20 кВ. Слой электропроводящего материала поверх скрученных в сердечник жил обеспечивает защиту полимерного экрана от механического повреждения при наложении металлического экрана.
2
Заявляемая конструкция кабеля силового на напряжение от 6 до 20 кВ содержит токопроводящие жилы секторной формы из меди или алюминия, поверх которых может быть наложена обмотка из электропроводящих полимерных лент. На токопроводящие жилы последовательно наложены внутренний электропроводящий полимерный экран, изоляция и наружный электропроводящий полимерный экран. Указанные экраны выполнены из электропроводящей резины или электропроводящей сшиваемой композиции. Изоляция выполнена из высокомодульной этиленпропиленовой резины, обладающей прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм и твёрдостью по Шору (шкала А) не менее 82. Изолированные жилы скручены в сердечник с заполнением внутреннего промежутка жгутом профилированным, или выполненным из мягкого материала, который при скрутке заполняет внутренний промежуток. Наружные пустоты скрученных жил могут быть заполнены полимерными жгутами или нитями. Поверх скрученных жил методом обмотки наложен слой из лент электропроводящего материала. Металлический экран выполнен из меди, алюминия или алюминиевого сплава, в виде проволок, скреплённых спирально наложенной лентой или пасмой из проволок. В металлический экран могут быть встроены распределённые между проволок волоконно-оптические модули, служащие в качестве датчика температуры. Поверх экрана методом обмотки может быть наложен разделительный слой из ленты крепированной или кабельной бумаги, или пропиленовой ленты, или ленты нетканого полотна, или прорезиненной ткани или огнезащитной ленты. В случае бронированного кабеля, поверх разделительного слоя методом экструзии наложена внутренняя оболочка, подушка под броню из материалов оболочки, броня из металлических лент или проволок, при этом поверх внутренней оболочки может быть наложена огнезащитная лента, подушка под броню может быть наложена поверх ламинированной алюмополимерной ленты, поверх брони может быть наложена стеклолента, лента из полимерного или волокнистого материала, или выпрессованный термический барьер. Наружная оболочка, как и внутренняя, в случае её наличия, наложена методом экструзии и выполнена, в зависимости от условий применения, из резины, полиэтилена, поливинилхлорида или полимерной композиции, при этом оболочка может не содержать галогенов, не распространять горение, обладать пониженной пожароопасностью, быть в холодостойком исполнении, иметь стойкость к навиванию при низкой температуре. В случае кабеля в герметизированном исполнении в конструкции присутствуют водоблокирующие элементы, такие как водоблокирующие нити или ленты по жиле, в пустотах между скрученными жилами, поверх электропроводящего полимерного экрана, в качестве разделительного слоя с дополнительным наложением ламинированной алюмополимерной ленты, поверх внутренней оболочки может быть наложена ламинированная алюмополимерная лента с выпрессованной подушкой под броню из полиэтилена.
Изготовление кабеля осуществляется на базе известного кабельного оборудования и стандартных технологий. Процесс изготовления включает такие операции, как волочение проволоки на волочильных машинах, скрутку токопроводящей жилы на крутильных машинах для скрутки токопроводящих жил. Изоляция, электропроводящие полимерные экраны и оболочки накладываются на экструзионном оборудовании.