RU105068U1

RU105068U1 - HIGH VOLTAGE CABLE FOR ELECTRIC HYDROPULSE INSTALLATIONS

Info

Publication number: RU105068U1
Application number: RU2010151826/07U
Authority: RU
Inventors: Наталья Иосифовна Городецкая; Людмила Павловна Казакова; Ирина Юрьевна Леманская; Наль Валерьевич Пушков; Татьяна Владимировна Штефан
Original assignee: Федеральное государственное унитарное предприятие "Особое конструкторское бюро кабельной промышленности"
Priority date: 2010-12-17
Filing date: 2010-12-17
Publication date: 2011-05-27

Abstract

1. Высоковольтный импульсный кабель, состоящий из жилы, выполненной в виде, по меньшей мере, двух скрученных между собой отдельных гибких медных проводников, двухслойной изоляции, внешнего проводника в виде двойной оплетки из медных проволок и оболочки из шланговой резины, отличающийся тем, что двухслойная изоляция выполнена из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок и кремнийорганической резины, при этом внутренний слой двухслойной изоляции из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок выполнен из нескольких слоев пленок, имеющих термосвариваемые поверхности. ! 2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что оболочка выполнена из шланговой резины с повышенной механической прочностью. ! 3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что толщина двухслойной изоляции относится к диаметру жилы в диапазоне 0,05-0,1. ! 4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что жила и внешний проводник имеют одинаковые по площади сечения. ! 5. Кабель по п.1, отличающийся тем, что жила и внешний проводник имеют сечения не менее 25 мм2. 1. High-voltage impulse cable consisting of a core made in the form of at least two separate flexible copper conductors twisted together, two-layer insulation, an external conductor in the form of a double braid of copper wires and a sheath of hose rubber, characterized in that the two-layer the insulation is made of welded polyimide-fluoroplastic films and organosilicon rubber, while the inner layer of two-layer insulation of welded polyimide-fluoroplastic films is made of several layers of films having heat sealable surfaces. ! 2. The cable according to claim 1, characterized in that the sheath is made of hose rubber with increased mechanical strength. ! 3. The cable according to claim 1, characterized in that the thickness of the two-layer insulation refers to the diameter of the core in the range of 0.05-0.1. ! 4. The cable according to claim 1, characterized in that the core and the outer conductor have the same cross-sectional area. ! 5. The cable according to claim 1, characterized in that the core and the outer conductor have cross sections of at least 25 mm2.

Description

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к кабельной технике и может быть использована для передачи сильноточных импульсов в составе электрогидравлических установок.The utility model relates to electrical engineering, in particular to cable technology and can be used to transmit high-current pulses as part of electro-hydraulic installations.

Известны высоковольтные малоиндуктивные импульсные кабели, которые рассчитаны на использование при напряжении от 25 до 60 кВ, способные передать токи до 50 кА в импульсе в режиме передачи одиночных импульсов длительностью не более 40 мкс. Они состоят из медных жил различной гибкости, слоев изоляции, оплетки, оболочки («Электрические кабели, провода и шнуры». Справочник. Авторы: Н.И.Белорусов, А.Е.Саакян, А.И.Яковлев, стр.136-137, Москва, «Энергоиздат». 1987 г.).Known high-voltage low-inductance impulse cables that are designed for use at voltages from 25 to 60 kV, capable of transmitting currents up to 50 kA in a pulse in the transmission mode of single pulses with a duration of not more than 40 μs. They consist of copper conductors of various flexibility, insulation layers, braids, sheaths (“Electrical cables, wires and cords.” Reference. Authors: N.I. Belorusov, A.E. Saakyan, A.I. Yakovlev, p.136- 137, Moscow, Energoizdat. 1987).

Известен также электрический кабель, который состоит из проводника, выполненного из медной проволоки, сплетенной вместе с использованием традиционной технологии, внутреннего полупроводящего слоя, изоляционного слоя, плотного полупроводящего слоя, вспененного слоя, металлической оболочки и наружной оболочки (патент СССР №2217826, кл. Н01В 9/02, 1998 г.).An electric cable is also known, which consists of a conductor made of copper wire braided together using traditional technology, an inner semiconducting layer, an insulating layer, a dense semiconducting layer, a foamed layer, a metal sheath and an outer sheath (USSR patent No. 2217826, class Н01В 9/02, 1998).

Известен электрический кабель, который относится к высоковольтным импульсным кабелям с полиэтиленовой изоляцией, состоящий из токопроводящей жилы из медных проволок сечением 10 мм² и диаметром 4,5 мм, наложенного поверх токопроводящей жилы экрана из проводящего полиэтилена толщиной 0,4 мм, изоляции из полиэтилена низкой плотности марки 153-01-К диаметром 14,5 мм, обмотки четырьмя лентами политетрафторэтилена толщиной 0,06 мм с заполнением кремнийорганической жидкостью между лентами, слоя из негорючего поливинилхлорида марки НГП-40-32, оплетки из медных проволок диаметром 0,15 мм, защитной оболочки из поливинилхлорида НГП-40-32 (а.с. СССР №1538191, кл. Н01В 7/02, 1987 г.).Known electrical cable, which relates to high voltage impulse cables with polyethylene insulation, consisting of a conductive core of copper wires with a cross section of 10 mm ² and a diameter of 4.5 mm, overlaid on a conductive core of a screen of conductive polyethylene with a thickness of 0.4 mm, low insulation polyethylene density of grade 153-01-K with a diameter of 14.5 mm, windings with four tapes of polytetrafluoroethylene 0.06 mm thick filled with silicone fluid between the tapes, a layer of non-combustible polyvinyl chloride grade NGP-40-32, braids from copper wires with a diameter of 0.15 mm, a protective sheath made of polyvinyl chloride NGP-40-32 (AS USSR No. 1538191, class Н01В 7/02, 1987).

Наиболее близким аналогом (прототипом) заявленной полезной модели является высоковольтный импульсный кабель, состоящий из жилы, выполненной в виде множества скрученных между собой отдельных гибких медных проводников, изоляции, внешнего проводника и оболочки, имеется дополнительный слой изоляции, размещенный между основным слоем изоляции и внешним проводником, а внешний проводник выполнен в виде многослойной оплетки. Внешний проводник может быть выполнен в виде двойной оплетки. Основной слой изоляции выполнен из фторопласта - 4МБ, а дополнительный слой выполнен из кремнийорганической резины (RU 70594 U, H01B 9/00, 21.01.2008).The closest analogue (prototype) of the claimed utility model is a high-voltage impulse cable, consisting of a core made in the form of many twisted separate flexible copper conductors, insulation, an external conductor and a sheath, there is an additional insulation layer located between the main insulation layer and the external conductor and the outer conductor is made in the form of a multilayer braid. The external conductor can be made in the form of a double braid. The main insulation layer is made of fluoroplastic - 4MB, and the additional layer is made of silicone rubber (RU 70594 U, H01B 9/00, 01/21/2008).

Этот кабель способен передавать импульсы большой мощности в повторно-кратковременном режиме при напряжении до 15-20 кВ. При этом ресурс работы при строительных длинах порядка 50 м и вероятности пробоя 0,9 составляет 10⁴-10⁵ импульсов.This cable is capable of transmitting high-power pulses in intermittent mode at voltages up to 15-20 kV. At the same time, the working resource for building lengths of the order of 50 m and a breakdown probability of 0.9 is 10 ⁴ -10 ⁵ pulses.

Однако, в отдельных областях применения, при осуществлении строительных работ, в горных условиях, при дроблении горных пород, требуются кабели, предназначенные для передачи с достаточной надежностью не менее 10⁶ мощных импульсов напряжением до 20 кВ. К недостаткам, также, следует отнести относительно не высокую однородность и электрическую прочность.However, in certain applications, when carrying out construction work, in mining conditions, when crushing rocks, cables are required that are designed to transmit with sufficient reliability at least 10 ⁶ powerful impulses up to 20 kV. The disadvantages also include relatively low uniformity and electrical strength.

Задачей, на решение которой направлена предполагаемая полезная модель, является создание высоковольтного гибкого кабеля, способного передать в повторно-кратковременном режиме требуемое количество импульсов длительностью порядка 1 мс при напряжении до 20 кВ и токе до 50 кА, при неизменяемых габаритах по толщине. Кроме того, задачей является увеличение гибкости, износостойкости, повышение прочности изоляции и наружной оболочки, что обеспечивает повышение надежности кабеля, который может быть проложен на открытом воздухе и работать в различных погодных условиях. Также задачей заявленного изобретения является увеличение арсенала данной номенклатуры изделий.The task to which the proposed utility model is aimed is to create a high-voltage flexible cable capable of transmitting in the intermittently short-time mode the required number of pulses of about 1 ms duration at a voltage of up to 20 kV and a current of up to 50 kA, with unchanged dimensions in thickness. In addition, the objective is to increase flexibility, wear resistance, increase the strength of insulation and the outer sheath, which provides increased reliability of the cable, which can be laid outdoors and work in various weather conditions. Another objective of the claimed invention is to increase the arsenal of this product range.

Техническим результатом при реализации предполагаемой полезной модели является увеличение однородности изоляции без увеличения ее толщины. Благодаря этому стабилизируется количество импульсов до отказа.The technical result in the implementation of the proposed utility model is to increase the uniformity of insulation without increasing its thickness. Due to this, the number of pulses is stabilized to failure.

На достижение указанного технического результата оказывают влияние следующие существенные признаки.The following essential features influence the achievement of the indicated technical result.

Высоковольтный импульсный кабель состоит из жилы, выполненной в виде, по меньшей мере, двух скрученных между собой отдельных гибких медных проводников, двухслойной изоляции, внешнего проводника в виде двойной оплетки из медных проволок, и оболочки из шланговой резины, отличающийся тем, что двухслойная изоляция выполнена из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок и кремнийорганической резины. При этом внутренний слой двухслойной изоляции из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок выполнен из, по меньшей мере, двух слоев пленок, имеющих термосвариваемые поверхности. Оболочка кабеля может быть выполнена из шланговой резины с повышенной механической прочностью. Толщина двухслойной изоляции может относиться к диаметру жилы в диапазоне 0,05-0,1. Жила и внешний проводник в кабеле, могут иметь одинаковые площади сечения. Также, жила и внешний проводник в кабеле могут иметь сечения не менее 25 мм².The high-voltage impulse cable consists of a core made in the form of at least two separate flexible copper conductors twisted together, a two-layer insulation, an external conductor in the form of a double braid of copper wires, and a sheath of hose rubber, characterized in that the two-layer insulation is made from welded polyimide-fluoroplastic films and organosilicon rubber. In this case, the inner layer of two-layer insulation of welded polyimide-fluoroplastic films is made of at least two layers of films having heat-sealable surfaces. The cable sheath can be made of hose rubber with increased mechanical strength. The thickness of the two-layer insulation may relate to the diameter of the core in the range of 0.05-0.1. The core and the external conductor in the cable may have the same cross-sectional area. Also, the core and the external conductor in the cable can have cross sections of at least 25 mm ² .

Таким образом, необходимая гибкость достигается за счет использования шланговой резины, обеспечивающей защиту кабеля при работе на строительных площадках, за счет выполнения дополнительного слоя 3 изоляции из кремнийорганической резины. А также за счет выполнения внешнего проводника в виде многослойной оплетки, преимущественно в виде двойной оплетки. Кроме того, выполнение внешнего проводника из нескольких оплеток позволяет подобрать сечение, которое равно сечению жилы для возврата энергии при импульсе. Выполнение основного слоя изоляции из полиимидно-фроропластовых пленок, который наложен с перекрытием 50% и путем термообработки доведен до состояния монолитного слоя, необходимо для обеспечения требуемой электрической прочности и теплостойкости. Выполнение дополнительного слоя изоляции из кремнийорганической резины также обеспечивает требуемую электрическую прочность и теплостойкость. Выполнение оболочки из резины возможно при отсутствии необходимости повышенной механической прочности, то есть, например, при лабораторных испытаниях. А выполнение оболочки из шланговой резины с повышенной механической прочностью обеспечивает возможность использования кабеля на стройке на открытых площадках с множеством людей, техники и средств малой механизации. Выполнение толщины основного слоя изоляции относящегося к диаметру жилы в диапазоне 0,05-0,1 позволяет обеспечить требуемую электрическую прочность и теплостойкость жилы, а выполнение жилы и внешнего проводника с одинаковым по площади сечением, преимущественно не менее 25 мм² обеспечивает возврат энергии при импульсе, возможность необходимого изгиба и подачи описанных выше заданных значений тока с заданным напряжением в повторно-кратковременном режиме.Thus, the necessary flexibility is achieved through the use of hose rubber, which protects the cable when working on construction sites, by performing an additional layer 3 of insulation made of silicone rubber. And also due to the implementation of the outer conductor in the form of a multilayer braid, mainly in the form of a double braid. In addition, the implementation of an external conductor of several braids allows you to choose the cross section, which is equal to the cross section of the core for energy return during the pulse. The implementation of the main insulation layer from polyimide-furoplastic films, which is superimposed with an overlap of 50% and brought to the state of a monolithic layer by heat treatment, is necessary to ensure the required electric strength and heat resistance. The implementation of an additional insulation layer of silicone rubber also provides the required electrical strength and heat resistance. The execution of the shell of rubber is possible in the absence of the need for increased mechanical strength, that is, for example, in laboratory tests. And the execution of the shell of hose rubber with increased mechanical strength makes it possible to use the cable at a construction site in open areas with a lot of people, equipment and means of small-scale mechanization. The thickness of the main insulation layer related to the diameter of the core in the range of 0.05-0.1 allows you to provide the required electrical strength and heat resistance of the core, and the implementation of the core and the outer conductor with the same cross-sectional area, mainly not less than 25 mm ² provides energy return at a pulse , the possibility of the necessary bending and supply of the above specified current values with a given voltage in the intermittent mode.

Данное выполнение высоковольтного кабеля позволяет увеличить однородность, электрическую прочность без увеличения толщины изоляции.This embodiment of the high-voltage cable allows to increase uniformity, electric strength without increasing the thickness of the insulation.

Сущность полезной модели поясняется чертежом.The essence of the utility model is illustrated in the drawing.

На фиг.1 представлен высоковольтный импульсный кабель.Figure 1 presents a high voltage impulse cable.

Высоковольтный кабель состоит из внутреннего проводника, выполненного в виде жилы 1 скрученной из медных проволок, на проводнике 1 имеется двухслойная изоляция из сваренных полиимидно-фторопластовых пленок 2 (первый слой) и кремнийорганической резины 3 (второй слой), внешнего проводника 4, в виде двойной оплетки из медных проволок и оболочки 5 из шланговой резины. Основной слой изоляции 2 и дополнительный слой изоляции 3 образуют двухслойную изоляцию жилы 1.The high-voltage cable consists of an inner conductor, made in the form of a core 1 twisted of copper wires, on the conductor 1 there is a two-layer insulation of welded polyimide-fluoroplastic films 2 (the first layer) and silicone rubber 3 (the second layer), the outer conductor 4, in the form of a double braids from copper wires and sheath 5 of hose rubber. The main insulation layer 2 and the additional insulation layer 3 form a two-layer insulation of the core 1.

В примере исполнения высоковольтного импульсного кабеля, который используется для прохождения через него импульсного тока, основной слой 2 изоляции выполнен из сваренных полиимидно-фроропластовых пленок 4Б с термосвариваемыми поверхностями с перекрытием 50% путем термообработки доведенных до состояния монолитного слоя, которые являются теплостойким материалом и обеспечивают увеличенную электрическую прочность и однородность электрической прочности при сохранении стабильности по толщине. Дополнительный слой 3 изоляции выполнен из кремнийорганической резины, который также обеспечивает требуемую электрическую прочность и является теплостойким материалом. Оболочка 5 выполнена из шланговой резины с повышенной морозостойкостью, механической прочностью, не ухудшающей гибкость кабеля, то есть гибкость слоя резины не хуже гибкости жилы. Для случаев, при которых пользователь уверен, что отсутствует необходимость в повышенной механической прочности оболочки, предусмотрен вариант изготовления кабеля с оболочкой, выполненной из кремнийорганической резины. Кремнийорганическая резина 3 (второй слой) марки К-1520. Внешний проводник 4 выполнен в виде двойной оплетки. Толщина основного слоя 2 изоляции относится к диаметру жилы как 0,07. Жила 1 и внешний проводник 4 имеют одинаковые по площади сечения. Площадь сечения при изготовлении кабеля равна 25 мм².In the example of a high-voltage impulse cable used to pass a pulse current through it, the main insulation layer 2 is made of welded 4B polyimide-fluoroplastic films with heat-sealable surfaces with an overlap of 50% by heat treatment brought to the state of a monolithic layer, which are heat-resistant material and provide increased electrical strength and uniformity of electrical strength while maintaining thickness stability. An additional insulation layer 3 is made of silicone rubber, which also provides the required electrical strength and is heat-resistant material. The sheath 5 is made of hose rubber with increased frost resistance, mechanical strength, not impairing the flexibility of the cable, that is, the flexibility of the rubber layer is not worse than the flexibility of the core. For cases in which the user is sure that there is no need for increased mechanical strength of the sheath, an option is provided for manufacturing a cable with a sheath made of silicone rubber. Silicone rubber 3 (second layer) brand K-1520. The outer conductor 4 is made in the form of a double braid. The thickness of the main insulation layer 2 refers to the core diameter as 0.07. The core 1 and the outer conductor 4 have the same cross-sectional area. The cross-sectional area in the manufacture of the cable is 25 mm ² .

Работа высоковольтного импульсного кабеля осуществляется следующим образом.The operation of the high voltage pulse cable is as follows.

При проведении строительных работ на открытом воздухе, а также в горных условиях при дроблении горных пород, где необходима передача большой мощности, то есть где необходим сильноточный кабель, предусмотрены кабели для передачи с достаточной надежностью не менее 10⁶ мощных импульсов. Подача импульса с напряжением до 20 кВ и током до 50 кА в повторно-кратковременном режиме при длительности импульсов до 600 мкс происходит через высоковольтный импульсный кабель сериями до 300 импульсов, которые передаются через 4-10 минут. Необходимый радиус изгиба кабеля при его перемещении из горизонтального положения вертикально в грунт обеспечивается гибкостью, обусловленной конструктивными особенностями его выполнения. А именно: за счет выполнения оболочки 5 из шланговой резины, за счет выполнения дополнительного слоя 3 изоляции из кремнийорганической резины, а также за счет выполнения внешнего проводника 4 в виде многослойной оплетки. При прохождении по кабелю импульсов тока до 25 кА в повторно-кратковременном режиме сериями до 300 импульсов через 4-10 минут с напряжением до 20 кВ при длительности импульсов до 600 мкс происходит, в нашем случае, уплотнение почвы и формирование бетонной сваи. Основной слой 2 изоляции из полиимидно-фроропластовых пленок обеспечивает требуемую электрическую прочность и теплостойкость кабеля. Выполнение дополнительного слоя 3 изоляции из кремнийорганической резины, также, обеспечивает требуемую электрическую прочность и теплостойкость. По внешнему проводнику 4 происходит возврат энергии при импульсе. Он работает как обратный провод. Выполнение внешнего проводника 4 из двух и более оплеток, кроме того, что сохраняет гибкость кабеля, обеспечивает возможность выполнения его сечения, равным сечению жилы для возврата не меньшего количества энергии. Таким образом, вышеупомянутый высоковольтный кабель может быть использован как сильноточный кабель для передачи кратковременного импульса большой мощности.When carrying out construction work in the open air, as well as in mountain conditions when crushing rocks, where high power transmission is required, that is, where a high-current cable is required, cables are provided for transmitting with sufficient reliability of at least 10 ⁶ powerful pulses. A pulse with a voltage of up to 20 kV and a current of up to 50 kA is supplied in intermittent mode with a pulse duration of up to 600 μs through a high-voltage pulse cable in series of up to 300 pulses, which are transmitted after 4-10 minutes. The required bending radius of the cable when moving from a horizontal position vertically into the ground is provided by flexibility due to the design features of its implementation. Namely: due to the execution of the sheath 5 of hose rubber, due to the implementation of an additional insulation layer 3 of silicone rubber, as well as due to the implementation of the outer conductor 4 in the form of a multilayer braid. When current pulses of up to 25 kA pass through the cable in intermittent mode in series of up to 300 pulses in 4-10 minutes with a voltage of up to 20 kV with pulse durations up to 600 μs, in our case, soil compaction and the formation of concrete piles occur. The base layer 2 of the insulation of polyimide-Froroplast films provides the required electrical strength and heat resistance of the cable. The implementation of the additional layer 3 of the insulation of silicone rubber, also provides the required electrical strength and heat resistance. The external conductor 4 is the return of energy during the pulse. It works like a return wire. The implementation of the outer conductor 4 of two or more braids, in addition to preserving the flexibility of the cable, makes it possible to perform its cross section equal to the cross section of the core to return no less energy. Thus, the aforementioned high-voltage cable can be used as a high-current cable for transmitting a short-term high-power pulse.

Claims

1. High-voltage impulse cable consisting of a core made in the form of at least two separate flexible copper conductors twisted together, two-layer insulation, an external conductor in the form of a double braid of copper wires and a sheath of hose rubber, characterized in that the two-layer the insulation is made of welded polyimide-fluoroplastic films and organosilicon rubber, while the inner layer of two-layer insulation of welded polyimide-fluoroplastic films is made of several layers of films having heat sealable surfaces.

2. The cable according to claim 1, characterized in that the sheath is made of hose rubber with increased mechanical strength.

3. The cable according to claim 1, characterized in that the thickness of the two-layer insulation refers to the diameter of the core in the range of 0.05-0.1.

4. The cable according to claim 1, characterized in that the core and the outer conductor have the same cross-sectional area.

5. The cable according to claim 1, characterized in that the core and the outer conductor have cross sections of at least 25 mm ² .