PL114352B1 - Screened electric power cable - Google Patents

Description

Przedmiotem wynalazku jest ekranowany ener¬ getyczny kabel elektryczny, który moze byc wy¬ twarzany przy niskich kosztach produkcji.Budowa kabla i sposób jego wytwarzania moze byc zastosowany zwlaszcza nadzwyczaj korzystnie przy produkcji kabli wysokiego napiecia. Ze wzgledu na stan techniki stosuje sie ekranowy kabel przy przekraczajacej 2000 V róznicy napiecia miedzy przewodem kabla a uziemionym elemen¬ tem kazdej zyly. Kabel wysokiego napiecia zawie¬ ra przewód jedno lub wielodrutowy, warstwe pól- przewodzaca sluzaca do ekranowania przewodu, warstwe izolacyjna, sluzaca do ekranowania izo¬ lacji, pancerz z tasmy metalowej i/al°0 drutu me¬ talowego i nieprzewodzaca oslone.Znany jest równiez kabel, w którym zamiast warstwy pólprzewodzacej, przeznaczonej do ekra¬ nowania izolacji zastosowana jest tylko pewna ilosc, na przyklad szesc odpornych na korozje dru¬ tów metalowych w formie linii srubowej o du¬ zym skoku gwintu, które sluza -jednoczesnie jako przewody uziemiajace.Znany jest na przyklad z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 474189, kabel, który zawiera faliste druty sluzace jako przewody uzie¬ miajace, umieszczone w pólprzewodzacej izolacji i prowadzone równolegle do osi kabla. Zaleta tego rozwiazania jest to, ze nie jest wymagana oddziel¬ na operacja dla nalozenia drutów przewodów uzie¬ miajacycli, co obniza koszty wytwarzania. Dzieki 10 15 20 30 falistosci drutów usytuowanych równolegle do osi kabla nie zostaje zmniejszona ich gietkosc.Znany jest takze z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 728 474, kabel, który zamiast falistych drutów zawiera linke uzyskana na skre- tarce kablowej, która równiez wplywa korzystnie na gietkosc kabla.Znany jest takze z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych nr 3 794 752 kabel, w którym ekran pólprzewodzacej izolacji nie posiada ciaglego me¬ talowego przewodu uziemiajacego, lecz metalowy przewód uziemiajacy powleczony warstwa pólprze- wodzaca posiada ciagle i scisle polaczenie z ekra¬ nem pólprzewodzacej izolacji. W ten sposób moze byc wykonany jednozylowy jak i trójzylowy ka¬ bel. Wlasciwy sposób dzialania opisanego kabla polega na zasadzie, ze przy jego uszkodzeniu, elek¬ tryczna zdolnosc przewodzenia ekranu pólprzewo¬ dzacej izolacji jest wystarczajaca do dzialania ukladu ochronnego, podczas gdy prad przekracza¬ jacy zdolnosc przewodzenia pólprzewodzacej war¬ stwy jest odprowadzany przez posiadajacy z nia kontakt metalowy przewód uziemiajacy. Ekran pól¬ przewodzacej izolacji moze spelniac zalozone za¬ danie, jezeli elektryczna rezystancja zawarta jest w granicach miedzy 3,28 X10—1 Ohm/m a 1,64 X 101* Ohm/m i grubosc warstwy wynosi mi¬ nimum 0,6096 mm. Ze wzgledów na wymiary ka¬ bla wspomniany zakres rezystancji moze byc uzy¬ skany przez przypadajaca na zakres miedzy 114 3523 1 Ohm X cm i 106 Ohm X cm specyficzna rezystan¬ cje pólprzewodników. Równiez ten typ kabla moze byc produkowany przy niskich kosztach wytwarza¬ nia, podobnie jak juz wspomniane dwa rodzaje Kabli. Wspólna wada wspomnianych typów jest to, ze wykonana z tworzywa sztucznego oslona pólprzewodzacej izolacji nie zapewnia prawidlo¬ wej ochrony przed korozja, tak na przyklad nie moze w zadnym razie byc zastosowany aluminio¬ wy przewód uziemiajacy przy niebezpieczenstwie korozji elektrolitycznej. Dalsza wada jest to, ze scisle, bez wyladowan czastkowych polaczenie mie¬ dzy warstwa izolacji a ekranem pólprzewodzacej izolacji moze" bys osiagniete tylko przy doborze |pewriych materialów izolujacych i pólprzewodza¬ cych, co ogranicza wspólne stosowanie materialów pólprzewodzacych i izolujacych. Jest równiez wa- jda to, ze koszty pólprzewodzacych materialów przekraczaja koszty nieprzewodzacych materialów.Celem wynalazku jest opracowanie energetycz¬ nego kabla elektrycznego, który z jednej strony posiada niskie koszty wytwarzania i z drugiej stro¬ ny umozliwia stosowanie niemetalowego materia¬ lu oslony o dobrych wlasciwosciach izolacyjnych.Przy zastosowaniu niemetalowej oslony z mate¬ rialu elektrycznie izolujacego, moze byc uzywany aluminiowy przewód uziemiajacy równiez w sro¬ dowisku narazonym na korozje, przez co moze byc osiagnieta znaczna obnizka kosztów.Cel wynalazku zostal osiagniety przez to, ze ka¬ bel zawiera jedna lub kilka linek usytuowanych równolegle do osi kabla, stykajacych sie z nalo¬ zona na powierzchnie zewnetrzna stalej izolacji pólprzewodzaca warstwa o grubosci do 0,2 mm, których to linek elektryczny kontakt z pólprzewo¬ dzaca warstwa zapewniony jest dzieki mechanicz¬ nej elastycznosci niemetalowej oslony. Warstwa taka moze byc utworzona na przyklad przez wcie¬ ranie pudru grafitowego albo powleczenie koloido¬ wym grafitem lub barwnikiem akrylowo-srebro- wym. Rezystancja warstwy pudru grafitowego wy¬ nosi H)4—105 Ohm/m, podczas gdy rezystancja war¬ stwy barwnika akryIowo-srebrowego jest znacznie mniejsza i wynosi okolo 10—102 Ohm/m.Za pomoca opisanego sposobu moga byc wytwa¬ rzane pólprzewodzace warstwy dla ekranowania warstwy izolujacej, które okazaly sie skuteczne dla opisanych w patencie Stanów Zjednoczonych 3 794 752 wytlaczanych pólprzewodzacych warstw.Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia ekranowany energetyczny kabel elek¬ tryczny w przekroju poprzecznym, fig. 2 — inne rozwiazanie kabla w którym linka metalowa po¬ siada ksztalt prostokata w pipzekroju, fig. 3 — jeszcze inne rozwiazanie kal?la w którym linka wykonana jest z materialu o duzej wytrzymalosci mechanicznej, w przekroju, fig. 4, 5, 6 — rozwia¬ zania kabli stosowane w sieciach niskiego napiecia, w przekroju.Przedstawiony na fig. 1 kabel zawiera przewód 1 stanowiacy zwykle wielodrutowa skrecona zyle «z aluminium lub miedzi. Przewód 1 moze byc rów¬ niez wykonany w postaci jednodrutowego przewo¬ du aluminiowego. Przewód 1 otacza izolacja 2, 352 4 która jest korzystnie wykonana z tworzywa sztucz¬ nego lub syntetycznej mieszaniny kauczukowej, z powloka zewnetrzna posiadajaca pólprzewodzaca warstwe 3, wykonana na przyklad z grafitu ko- i loidowego. Wzdluz jednej, dwu lub kilku tworza¬ cych pólprzewodzacych powierzchni walcowych, przy czym polozenie tworzacych odpowiada sto¬ sownie punktom zalamania regularnego wieloboku opisanego na kolowym profilu walca, sa usytuo- 3 wane jedna lub kilka linek 4 równoleglych do osi kabla tak, ze linki te sa dociskane przez kabel do pólprzewodzacej' warstwy 3 na skutek elastycz¬ nosci niemetalowej oslony <5 wykonanej odpowied¬ nio z tworzywa sztucznego lub elastycznej mie- j szaniny Kauczukowej.Figura 2 przedstawia rozwiazanie w którym ka¬ bel zawiera linke 4 o przekroju w ksztalcie pro¬ stokata, co pozwala na zmniejszenie srednicy ka¬ bla. j Kabel przedstawiony na fig. 3 zawiera linke 4 wykonana z materialu podstawowego o duzej wy¬ trzymalosci mechanicznej, odpowiednio ze stali albo stopu aluminiowego, a czesc niemetalowego plaszcza 5 obejmujaca linke 4 ma odpowiednio za- . wezony ksztalt, przez co linka moze byc wykorzy¬ stana jako nosnik kabla a kabel uzyty moze byc jako nadziemny. Fig. 4 przedstawia kabel zawie¬ rajacy linke 4, której przekrój, stosownie do ukla¬ du ochronnego, moze odpowiadac 1/6, a nawet 1/3 j przekroju przewodu 1 fazowego.Figura 5 przedstawia kabel zawierajacy dwie linki 4 o jednakowym przekroju. W tym przypadku calkowity przekrój obu przewodów zerowych od¬ powiada 1/6 wzglednie 1/3 przekroju przewodu fa- 5 zowego. W przykladzie wykonania kabla przedsta¬ wionego na fig. 4, 5 trzy wyprowadzone z kabli zyly tworza trójfazowy kabel sieci rozdzielczej.Figura 6 przedstawia jednofazowy kabel przyla¬ czeniowy, w którym przekrój linki 4 (przewodu j zerowego) odpowiada przekrojowi przewodu 1 (fa¬ zowego). Wspólna cecha kabli przedstawionych na fig. 4, 5 i 6 jest to, ze niemetalowa oslona 5 przy montazu kabla, w wyniku istnienia pólprzewodza¬ cej warstwy 3, moze byc latwo oddzielona od izo- k lacji 2, równiez w przypadku, gdy izolacja 2 i oslo¬ na 5 nie sa wykonane z takiego samego materialu podstawowego, na przyklad z plastycznego poli¬ chlorku winylu (PCV). Dalsza wspólna zaleta tych kabli jest to, ze przy istnieniu przewodu 1 i linki 4 kabel moze byc wytwarzany w jednej operacji za pomoca dwóch, w linii ustawionych wytlaczarek..W przykladach wykonania kabla z fig. 4, 5 i 6 zastosowana jest dla kabli niskonapieciowych pól¬ przewodzaca warstwa 3, zwykle stosowana jako element konstrukcyjny kabli wysokiego napiecia.W takim rozwiazaniu grubosc izolacji 2, glównie przewodu 1 (fazowego) z pelnego aluminium, ze wzgledu na elektryczna obciazalnosc moze byc istotnie zmniejszona, na przyklad moze byc zmniej¬ szona grubosc izolacji z plastyczieiglo PCV jprze*- wodu o przekroju 240 mm2 z 2,4 mm do 0,8 mm.Przy kablach ziemnych zapewniona jest mecha¬ niczna ochrona cienkiej warstwy izolacyjnej przez niemetalowa oslone 5 o minimalnej grubosci t T,8 mm, zazwyczaj wykonanej z plastycznego PVC.5 114 352 6 Odpowiednio do tego przez zastosowanie kabla wedlug wynalazku jest osiagnieta obnizka kosztów.Kabel wedlug wynalazku sklada sie z elemen¬ tów konstrukcyjnych zwykle uzywanych w prze¬ mysle kablowym, przez co wykonywany jest wed¬ lug stosowanych ogólnie w przemysle kablowym operacji. Poniewaz ilosc operacji ulega zmniejsze¬ niu produkcja takiego kabla jest bardzo ekono¬ miczna.Zastrzezenia patentowe 1. Ekranowany energetyczny kabel elektryczny, zawierajacy umieszczone w izolacji przewody, co najmniej jedna linke ulozona równolegle do osi kabla, warstwe izolacyjna zewnetrzna oslaniajaca linke, znamienny tym, ze na powierzchni warstwy izolacyjnej (2) nalozona jest warstwa pólprzewo- dzaca (3) o grubosci najwyzej 0,2 mm, która styka sie pod oslona izolacyjna (5) z linka (4). 2. Kabel wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze linka (4) ma przekrój kolisty, eliptyczny lub pro¬ stokatny. 3. Kabel wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze oslona izolacyjna (5) w punkcie zetkniecia sie z linka (4) w miejscu, w którym linka (4) styka sie z warstwa pólprzewodzaca (3) ma zwezenie. 15 Fig. 2 Fig 3 PL

Claims (3)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Ekranowany energetyczny kabel elektryczny, zawierajacy umieszczone w izolacji przewody, co najmniej jedna linke ulozona równolegle do osi kabla, warstwe izolacyjna zewnetrzna oslaniajaca linke, znamienny tym, ze na powierzchni warstwy izolacyjnej (2) nalozona jest warstwa pólprzewo- dzaca (3) o grubosci najwyzej 0,2 mm, która styka sie pod oslona izolacyjna (5) z linka (4).
2. 2. Kabel wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze linka (4) ma przekrój kolisty, eliptyczny lub pro¬ stokatny.
3. 3. Kabel wedlug zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, ze oslona izolacyjna (5) w punkcie zetkniecia sie z linka (4) w miejscu, w którym linka (4) styka sie z warstwa pólprzewodzaca (3) ma zwezenie. 15 Fig. 2 Fig 3 PL