RU159302U1

RU159302U1 - SINGLE-STEEL FIRE RESISTANT CABLE WITH COMBINED INSULATION

Info

Publication number: RU159302U1
Application number: RU2015105423/07U
Authority: RU
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Кабель Технологии Инновации"
Priority date: 2015-02-17
Filing date: 2015-02-17
Publication date: 2016-02-10

Abstract

Кабель одножильный огнестойкий с комбинированной изоляцией, который содержит токопроводящую жилу, покрытую комбинированной изоляцией, выполненной в виде наложенной непосредственно на токопроводящую жилу обмотки из слюдосодержащих лент, поверх которой наложен слой из силанольно-сшитого полиэтилена, а также последовательно наложенные на изолированную токопроводящую жилу внутреннюю оболочку и наружную оболочку, при этом упомянутая внутренняя оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45%, а упомянутая наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%.A single-core fire-resistant cable with combined insulation, which contains a conductive core coated with a combined insulation made in the form of a winding made of mica-containing tapes directly on the conductive core, over which a layer of silanol-cross-linked polyethylene is applied, as well as an inner sheath and sequentially applied to the insulated conductive core and the outer shell, wherein said inner shell is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index m is not less than 45%, and said outer shell is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35%.

Description

КАБЕЛЬ ОДНОЖИЛЬНЫЙ ОГНЕСТОЙКИЙ С КОМБИНИРОВАННОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙSINGLE-STEEL FIRE RESISTANT CABLE WITH COMBINED INSULATION

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к электрическим кабелям, характеризующимся материалом и расположением изоляции и предназначенным для передачи и распределения электроэнергии в стационарных установках при номинальном напряжении 1 кВ частотой тока до 100 Гц, эксплуатируемых в условиях повышенной пожароопасности и взрывоопасности соответствующих требованиям по нераспространению горения, пониженного дымовыделения, пониженного выделения хлористого водорода при горении, например, на тепло- и гидроэлектростанциях, на предприятиях нефтегазового комплекса, на химических предприятиях, при строительстве высотных зданий, в метрополитенах и на ряде других объектов, на которых уделяется повышенное внимание пожаробезопасности.The utility model relates to electric cables, characterized by the material and location of the insulation and intended for the transmission and distribution of electricity in stationary installations with a nominal voltage of 1 kV and a current frequency of up to 100 Hz, operated in conditions of increased fire and explosion hazard that meet the requirements for non-proliferation of combustion, reduced smoke emission, reduced hydrogen chloride evolution during combustion, for example, at heat and hydroelectric power plants, at oil and gas enterprises complex, in chemical plants, in the construction of high-rise buildings, in the subways and in a number of other facilities, which pay increased attention to fire safety.

Уровень техникиState of the art

Известен огнестойкий кабель, включающий одну или несколько токопроводящих жил с комбинированной изоляцией, а также защитную оболочку; при этом огнестойкая изоляция каждой жилы выполнена в виде экструдированного сплошного концентричного слоя из композиционного материала, который впоследствии при воздействии высокой температуры превращается в керамику, а полимерная изоляция и защитная оболочка выполнены из полимерной безгалогенной композиции (Патент RU №58777 U1, МПК Н01В 7/02, опубликовано: 27.11.2006).Known fire-resistant cable, including one or more conductive cores with combined insulation, as well as a protective sheath; the fire-resistant insulation of each core is made in the form of an extruded continuous concentric layer of composite material, which subsequently turns into ceramic when exposed to high temperature, and the polymer insulation and protective sheath are made of a halogen-free polymer composition (Patent RU No. 58777 U1, IPC Н01В 7/02 published: 11/27/2006).

Признаки известного кабеля, являющиеся общими с заявленным техническим решением, заключаются в том, что кабель содержит одну токопроводящую жилу с комбинированной изоляцией, а также защитную оболочку, Signs of the known cable, which are common with the claimed technical solution, are that the cable contains one conductive core with combined insulation, as well as a protective sheath,

при этом полимерная изоляция и защитная оболочка выполнены из полимерной безгалогенной композиции.wherein the polymer insulation and the protective sheath are made of a polymer halogen-free composition.

Причина, препятствующая получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в том, что композиционный материал, из которого выполнена изоляция жилы, впоследствии при воздействии повышенной температуры превращается в керамику.The reason that prevents obtaining a technical result in a known cable, which is provided by the claimed utility model, is that the composite material from which the core insulation is made subsequently turns into ceramic when exposed to elevated temperature.

Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель огнестойкий, содержащий одну или несколько токопроводящих жил, комбинированную изоляцию, а также внутреннюю и внешнюю оболочки. При этом изоляция каждой токопроводящей жилы выполнена двумя лентами методом совмещенной лентообмотки, нижняя из этих лент - стеклослюдяная, вторая, выполненная из резины на основе борсилоксанового каучука, укладывается поверх стеклослюдяной ленты, а внутренняя и внешняя оболочки выполнены из полиэтиленового пластиката методом экструзии (см. описание полезной модели к патенту RU №73117 U1, МПК Н01В 7/02, опубликовано 10.05.2008).The closest analogue (prototype) is a fire-resistant cable containing one or more conductive cores, combined insulation, as well as internal and external sheaths. At the same time, the insulation of each conductive core is made by two tapes by the method of combined tape winding, the lower of these tapes is glass mica, the second, made of rubber based on borsiloxane rubber, is laid on top of the glass mica tape, and the inner and outer shells are made of polyethylene plastic by extrusion (see description Utility Model for Patent RU No. 73117 U1, IPC Н01В 7/02, Published May 10, 2008).

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит одну токопроводящую жилу, комбинированную изоляцию, внутреннюю и наружную оболочки.Signs of a known cable, coinciding with the characteristics of the claimed utility model, are that the cable contains one conductive core, combined insulation, inner and outer sheaths.

Причина, препятствующая получению в известном кабеле технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении второго слоя изоляции жилы из ленты, выполненной из резины на основе борсилоксанового каучука, а также в выполнении внутреннего и наружного слоев кабеля из полиэтиленового пластиката. Дело в том, что в процессе термоокислительной деструкции борсилоксанового каучука образуется добавка Н₃ВО₃. При этом борная кислота при высоких температурах вначале переходит в метаборную, а затем в тетраборную кислоту и, наконец, в борный ангидрид, так что на каждой стадии происходит выделение молекулы воды. Данная вода, являющаяся внутренней для кабеля, обусловливает преждевременное разрушение внутреннего и внешнего слоев кабеля, The reason that prevents obtaining a technical result in a known cable, which is provided by the claimed utility model, lies in the second insulation layer of the core made of tape made of rubber based on borosiloxane rubber, as well as in the implementation of the inner and outer layers of the cable from polyethylene plastic. The fact is that in the process of thermal oxidative degradation of borosiloxane rubber, an additive of H ₃ BO _{3 is formed} . In this case, at high temperatures, boric acid first passes to metaboric acid, and then to tetraboric acid, and finally to boric anhydride, so that a water molecule is released at each stage. This water, which is internal to the cable, causes premature destruction of the inner and outer layers of the cable,

сокращая тем самым срок его службы при повышенных температурах. Выполнение же указанных слоев из полиэтиленового пластиката дополнительно усугубляет данный недостаток кабеля по прототипу.thereby reducing its service life at elevated temperatures. The implementation of these layers of plastic compound additionally exacerbates this drawback of the cable prototype.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Задача, на решение которой направлена полезная модель, заключается в повышении надежности, долговечности и безопасности кабеля при его эксплуатации в условиях, характеризующихся длительным воздействием повышенных температур и механических нагрузок.The problem, which the utility model is aimed at, is to increase the reliability, durability and safety of the cable during its operation in conditions characterized by prolonged exposure to elevated temperatures and mechanical loads.

Технический результат, опосредствующий решение указанной задачи, заключается в повышении механических параметров изоляции жилы путем замены борсилоксанового каучука на силанольно-сшитый полиэтилен, а также в использовании для внутренней и наружной оболочек кабеля материалов, не содержащих галогенов и характеризующихся повышенным кислородным индексом.The technical result, which mediates the solution of this problem, is to increase the mechanical parameters of the core insulation by replacing the borosiloxane rubber with silanol-cross-linked polyethylene, as well as to use halogen-free materials with an increased oxygen index for the inner and outer cable sheaths.

Достигается технический результат в заявленной полезной модели тем, что кабель одножильный огнестойкий с комбинированной изоляцией содержит токопроводящую жилу, покрытую комбинированной изоляцией, выполненной в виде наложенной непосредственно на токопроводящую жилу обмотки из слюдосодержащих лент, поверх которой наложен слой из силанольно-сшитого полиэтилена, а также последовательно наложенные на изолированную токопроводящую жилу внутреннюю оболочку и наружную оболочку, при этом упомянутая внутренняя оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45%, а упомянутая наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%.A technical result is achieved in the claimed utility model by the fact that the single-core fire-resistant cable with combined insulation contains a conductive core coated with a combined insulation made in the form of a winding directly from the mica-containing tapes directly over the conductive core, over which a layer of silanol-cross-linked polyethylene is applied, as well as sequentially the inner sheath and the outer sheath superimposed on an insulated conductive core, wherein said inner sheath is made of polymeric molecular composition containing no halogen, an oxygen index of not less than 45%, and said outer shell is made from a polymer composition containing no halogen, an oxygen index of not less than 35%.

Отличительные признаки заявленного кабеля заключаются в выполнении второго слоя комбинированной изоляции жилы из силанольно-сшитого полиэтилена, а также в выполнении внутренней и внешней оболочек кабеля из полимерных композиций, не содержащей галогенов, с соответствующими кислородными индексами.Distinctive features of the claimed cable are in the implementation of the second layer of combined insulation of the core of silanol-cross-linked polyethylene, as well as in the execution of the inner and outer sheaths of the cable from polymer compositions that do not contain halogens with the corresponding oxygen indices.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Кабель одножильный огнестойкий с комбинированной изоляцией содержит токопроводящую жилу (выполненную одно- или многопроволочной, преимущественно медной), при этом токопроводящая жила покрыта пожаро-стойкой комбинированной изоляцией, состоящей из двух слоев. Первый слой изоляции токопроводящей жилы выполнен в виде обмотки из двух слюдосодержащих лент, наложенных непосредственно на токопроводящую жилу в одну сторону по спирали с перекрытием не менее 48%. При этом каждая слюдосодержащая лента выполнена, например, в виде слоистой композиции из слюдяной бумаги и ткани из стеклянных нитей, склеенных между собой кремнийорганическим связующим. Поверх первого слоя изоляции токопроводящей жилы наложен второй слой изоляции, который выполнен из силанольно-сшитого полиэтилена и который выполняет роль основной изоляции жилы при длительной эксплуатации кабеля в отсутствие пожара. Сшитые полиэтилены, как известно, получают перекисным, силанольным или радиационным способами. Наиболее распространена силанольная сшивка, при которой поперечные связи между линейными молекулами состоят из групп ≡Si-O-Si≡. Это обеспечивает высокую надежность и долговечность изоляции жил кабеля при его эксплуатации в условиях повышенных температурных и механических нагрузок. Так, температура начала плавления силанольно-сшитого полиэтилена составляет 92°C, а температура начала его термоокислительной деструкции составляет 254°C, что заметно превышает соответствующие показатели для перекисно- и радиационно-сшитого полиэтиленов. Кроме того, силанольно-сшитый полиэтилен характеризуется большей плотностью структурной сетки по сравнению с перекисно-сшитым полиэтиленом (примерно на 30%) и радиационно-сшитым полиэтиленом (в три раза), что приводит к уменьшению газопроницаемости, а также к повышению его химической стойкости и прочности благодаря снижению гибкости цепных молекул и обеднения конфигурационного набора, влияющих на энтропию активации A single-core fire-resistant cable with combined insulation contains a conductive core (made of single or multi-wire, mainly copper), while the conductive core is coated with a fire-resistant combined insulation consisting of two layers. The first insulation layer of the conductive core is made in the form of a winding of two mica-containing tapes applied directly to the conductive core in one direction in a spiral with an overlap of at least 48%. Moreover, each mica tape is made, for example, in the form of a layered composition of mica paper and a fabric of glass fibers glued together with an organosilicon binder. On top of the first insulation layer of the conductive core, a second insulation layer is applied, which is made of silanol-cross-linked polyethylene and which acts as the main insulation of the core during long-term operation of the cable in the absence of fire. Crosslinked polyethylenes are known to be obtained by peroxide, silanol or radiation methods. Silanol crosslinking is the most common, in which the cross-links between linear molecules consist of ≡ Si-O-Si ≡ groups. This provides high reliability and durability of the insulation of the cable cores during its operation in conditions of high temperature and mechanical loads. So, the temperature of the onset of melting of silanol-crosslinked polyethylene is 92 ° C, and the temperature of the onset of its thermo-oxidative degradation is 254 ° C, which significantly exceeds the corresponding parameters for peroxide and radiation cross-linked polyethylene. In addition, silanol-crosslinked polyethylene is characterized by a higher density of the structural network compared to peroxide-crosslinked polyethylene (by about 30%) and radiation-crosslinked polyethylene (three times), which leads to a decrease in gas permeability, as well as an increase in its chemical resistance and strength due to reduced flexibility of chain molecules and depletion of the configuration set, affecting the entropy of activation

диффузионного переноса. Кабель также содержит расположенные снаружи по отношению к изолированной токопроводящей жиле внутреннюю оболочку, выполненную из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45%, и наружную оболочку, выполненную из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35%.diffusion transfer. The cable also contains an inner sheath located outside of the insulated conductive core made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 45% and an outer sheath made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35 %

Изготавливают кабель путем осуществления соответствующих технологических операций, последовательность которых определяется наличием и порядком расположения описанных выше слоев материалов.A cable is made by carrying out appropriate technological operations, the sequence of which is determined by the presence and arrangement of the layers of materials described above.

Токопроводящую жилу изготавливают из медной проволоки, традиционной для электрических кабелей. Наложение первого слоя изоляции (слюдосодержащие ленты) на токопроводящую жилу осуществляют на лентообмоточных машинах, после чего методом экструзии поверх слоя слюдосодержащих лент укладывают слой силанольно-сшиваемого полиэтилена. При этом температура жилы, выходящей из экструдера, составляет 165-175°C. Затем полученную таким образом изолированную жилу охлаждают в воде, находящейся под давлением 0,3-1,2 МПа и имеющей температуру на 5-15°C меньше нижней границы фазового перехода полиэтилена из вязко-текучего состояния в аморфно-кристаллическое до достижения температуры токопроводящей жилы, соответствующей по крайней мере нижней границе режимной температуры силанольной сшивки полиэтилена. Далее осуществляют силанольную сшивку полиэтилена изоляции жилы, путем выдерживания этой жилы при режимной температуре силанольной сшивки полиэтилена.The conductive core is made of copper wire, traditional for electric cables. The first layer of insulation (mica tape) is applied to the conductive core using tape wrapping machines, after which a layer of silanol-crosslinkable polyethylene is laid over the layer of mica tape by extrusion. The temperature of the core exiting the extruder is 165-175 ° C. Then, the isolated core thus obtained is cooled in water under a pressure of 0.3-1.2 MPa and having a temperature of 5-15 ° C lower than the lower boundary of the phase transition of polyethylene from a viscous-flowing state to an amorphous-crystalline state until the temperature of the conductive core corresponding to at least the lower limit of the operating temperature of the silanol crosslinking of polyethylene. Next, silanol crosslinking of the polyethylene insulation of the core is carried out by keeping this core at the operating temperature of the silanol crosslinking of polyethylene.

Наложение внутренней и наружной оболочек осуществляют на экструзионой линии. Наложение обмотки из стеклоленты и экрана осуществляют на известном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.The imposition of the inner and outer shells is carried out on an extrusion line. The winding of glass tape and the screen is applied on known equipment traditionally used in the cable industry.

Образцы кабеля были испытаны на нераспространение горения при групповой прокладке по ГОСТ IEC 60332-3-22 и на огнестойкость по ГОСТ IEC 60331-21. Результаты испытаний приведены в следующей таблице.Cable samples were tested for non-proliferation of combustion during group installation according to GOST IEC 60332-3-22 and for fire resistance in accordance with GOST IEC 60331-21. The test results are shown in the following table.

Claims

A single-core fire-resistant cable with combined insulation, which contains a conductive core coated with a combined insulation made in the form of a winding made of mica-containing tapes directly on the conductive core, over which a layer of silanol-cross-linked polyethylene is applied, as well as an inner sheath and sequentially applied to the insulated conductive core and the outer shell, wherein said inner shell is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index m is not less than 45%, and said outer shell is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35%.