RU188319U1

RU188319U1 - FIRE RESISTANT CABLE

Info

Publication number: RU188319U1
Application number: RU2018135992U
Authority: RU
Inventors: Виталий Геннадиевич Мещанов; Михаил Юрьевич Шувалов; Михаил Кузьмич Каменский; Андрей Александрович Фрик; Алексей Анатольевич Сливов; Мария Алексеевна Николаева
Original assignee: Акционерное общество "Кирскабель"
Priority date: 2018-10-11
Filing date: 2018-10-11
Publication date: 2019-04-08

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении до 1000 В частотой до 100 Гц. Кабель силовой содержит токопроводящие жилы 1, термический барьер 2, изоляцию 3 из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, имеющей энергию активации не менее 100 кДж/моль, с ТИ не менее 100 для времени 20000 часов, с КИ не менее 28 и удельной теплотой сгорания не более 19 МДж/кг, или из сшитой композиции полиэтилена, изолированные жилы многожильных кабелей скручены в сердечник, внутреннюю экструдированную оболочку 4 из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с КИ не менее 40 и удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, термический барьер 5 из стеклоленты или слюдосодержащей ленты, экран 6 из медных лент или медных проволок, или броню 7 из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием, или из стальных проволок или проволок из алюминия или алюминиевого сплава, и наружную оболочку 8 из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, имеющую энергию активации не менее 100 кДж/моль, с ТИ не менее 110 для времени 20000 часов, с КИ не менее 32 и удельной теплотой сгорания не более 18 МДж/кг. Кабель может дополнительно содержать обмотку 9 из, по крайней мере, одной полиэтилентерефталатной ленты. Технический результат заключается в разработке силовых кабелей пожаробезопасного исполнения с назначенным сроком службы 60 лет при температуре окружающей среды до плюс 60°С.The utility model relates to cable technology, namely, to the construction of power cables with plastic insulation and a sheath, designed for the transmission and distribution of electrical energy in stationary electrical installations with alternating voltage up to 1000 V and frequency up to 100 Hz. The power cable contains conductive conductors 1, thermal barrier 2, insulation 3 from a cross-linked halogen-free polymer composition having an activation energy of at least 100 kJ / mol, with a TI of at least 100 for a time of 20,000 hours, with a KI of at least 28 and specific heat combustion not more than 19 MJ / kg, or from a cross-linked polyethylene composition, insulated cores of multicore cables are twisted into a core, an extruded inner sheath 4 of a halogen-free polymer composition with a KI of at least 40 and a specific heat of combustion of not more than 15 MJ / kg, thermal 5 barriers made of glass tape or mica-containing tape, screen 6 made of copper tapes or copper wires, or armor 7 of two galvanized steel tapes overlapping, or of steel wires or wires of aluminum or aluminum alloy, and the outer shell 8 of cross-linked polymer a halogen-free composition having an activation energy of at least 100 kJ / mol, with a TI of at least 110 for a time of 20,000 hours, with a KI of at least 32 and a specific heat of combustion of not more than 18 MJ / kg. The cable may further comprise a winding 9 of at least one polyethylene terephthalate tape. The technical result consists in the development of fire-resistant power cables with an assigned service life of 60 years at an ambient temperature of up to plus 60 ° C.

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении до 1000 В частотой до 100 Гц.The utility model relates to cable technology, namely, to the construction of power cables with plastic insulation and a sheath, designed for the transmission and distribution of electrical energy in stationary electrical installations with alternating voltage up to 1000 V and frequency up to 100 Hz.

Известны силовые огнестойкие кабели, не распространяющие горение, марок ППГнг(А)-FRHF и ПвПГнг(А)-FRHF, имеющие токопроводящие жилы, обмотку из слюдосодержащей ленты, изоляцию и оболочку из полимерных композиций, не содержащих галогенов (ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ»).Fire-retardant power cables are known that are of the PPGng (A) -FRHF and PvPGng (A) -FRHF brands, having conductive conductors, a winding of mica tape, insulation and a sheath of polymer compositions that do not contain halogens (GOST 31996-2012 “Cables power with plastic insulation for a rated voltage of 0.66; 1 and 3 kV ").

Такие кабели соответствуют требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке при испытаниях по ГОСТ IEC 60332-3-22-2011, требованиям по оптической плотности дыма при испытаниях по ГОСТ IEC 61034-2-2011, требованиям по огнестойкости при испытаниях по ГОСТ IEC 60331-21-2011, требованиям по коррозионной активности продуктов горения при испытания по ГОСТ IEC 60754-2-2015 и имеют подтвержденный срок службы 40 лет при температуре окружающей среды до плюс 50°С при испытаниях по IEC 60216-1(2013) "Материалы электроизоляционные. Характеристики теплостойкости. Часть 1. Процедуры испытаний на старение и оценка результатов".Such cables comply with the requirements for non-proliferation of flame during group laying during tests in accordance with GOST IEC 60332-3-22-2011, requirements for optical smoke density during tests in accordance with GOST IEC 61034-2-2011, fire resistance requirements during tests in accordance with GOST IEC 60331-21 -2011, the requirements for the corrosion activity of combustion products when tested in accordance with GOST IEC 60754-2-2015 and have a confirmed service life of 40 years at an ambient temperature of up to + 50 ° С when tested in accordance with IEC 60216-1 (2013) "Electrical insulating materials. Characteristics heat resistance - Part 1: P otsedury aging tests and evaluation of results. "

Однако, в соответствии с требованиями ПНСТ 167-2016 "Изделия кабельные для атомных станций. Общие технические требования", для кабелей, предназначенных для применения на атомных станциях, назначенный срок службы кабелей должен быть не менее 60 лет. Поставленная задача заключалась в выборе конструкции и определении полимерных материалов, обеспечивающих срок службы кабельного изделия не менее 60 лет при температуре окружающей среды до плюс 60°С при одновременном подтверждении требований по нераспространению горения кабелей при групповой прокладке с объемом горючей массы 7 л/м, огнестойкости, снижению светопроницаемости при горении и тлении не более 40%, проводимостью водного раствора абсорбированных продуктов дымо- и газовыделения не более 10 мкСм/мм с кислотным числом (рН) не более 4,3.However, in accordance with the requirements of PNST 167-2016 “Cable products for nuclear power plants. General technical requirements”, for cables intended for use at nuclear power plants, the assigned cable service life should be at least 60 years. The task was to select the design and determination of polymeric materials that provide a cable product with a service life of at least 60 years at an ambient temperature of up to plus 60 ° С while confirming the requirements for the non-proliferation of cable combustion during group installation with a fuel mass of 7 l / m, fire resistance reduction of light transmission during combustion and decay of not more than 40%, conductivity of an aqueous solution of absorbed smoke and gas products no more than 10 μS / mm with an acid number (pH) of not more than 4.3.

Технический результат заключается в разработке силовых кабелей пожаробезопасного исполнения с назначенным сроком службы 60 лет при температуре окружающей среды до плюс 60°С.The technical result consists in the development of fire-resistant power cables with an assigned service life of 60 years at an ambient temperature of up to plus 60 ° C.

Технический результат достигается тем, что в кабеле силовом, содержащем, по крайней мере, одну медную токопроводящую жилу с наложенным поверх нее термическим барьером, выполненным по меньшей мере из одной спирально наложенной с перекрытием слюдосодержащей лены, с изоляцией и наружной оболочкой из полимерных композиций, наружная оболочка выполнена из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, с температурным индексом (ТИ), определенным по IEC 60216-1, не менее 110 для времени 20000 часов, с кислородным индексом (КИ) не менее 32, и определенной по ISO 5660-1 удельной теплотой сгорания не более 18 МДж/кг.The technical result is achieved by the fact that in a power cable containing at least one copper conductive core with a thermal barrier imposed on top of it, made of at least one helically imposed with overlapping mica-containing flax, with insulation and an outer sheath of polymer compositions, the outer the shell is made of a cross-linked halogen-free polymer composition with a temperature index (TI) defined according to IEC 60216-1, at least 110 for a time of 20,000 hours, with an oxygen index (CI) of at least 32, and defined specific heat of combustion not exceeding 18 MJ / kg according to ISO 5660-1.

Изоляция и оболочка могут быть выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов, сшитых с помощью радиационного или химического метода сшивки, имеющих определенную по ГОСТ Р 56722-2015 энергию активации не менее 100 кДж/моль.The insulation and the shell can be made of halogen-free polymer compositions crosslinked using the radiation or chemical crosslinking method, having an activation energy determined by GOST R 56722-2015 of at least 100 kJ / mol.

Изоляция кабеля может быть выполнена из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, с ТИ не менее 100 для времени 20000 часов, с КИ не менее 28 и удельной теплотой сгорания не более 19 МДж/кг или из сшитой композиции полиэтилена.The cable insulation can be made from a cross-linked halogen-free polymer composition with a TI of at least 100 for a time of 20,000 hours, with a CI of at least 28 and a specific heat of combustion of not more than 19 MJ / kg, or from a cross-linked polyethylene composition.

Кабель может дополнительно содержать поверх изолированной жилы или поверх скрученных в сердечник изолированных жил внутреннюю экструдированную оболочку из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с КИ не менее 40 и определенной по ISO 5660-1 удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг.The cable may additionally contain, on top of an insulated core or on top of an insulated core twisted into a core, an internal extruded sheath of a halogen-free polymer composition with a KI of at least 40 and a specific heat of combustion determined in accordance with ISO 5660-1 of not more than 15 MJ / kg

Кабель может дополнительно содержать поверх внутренней оболочки термический барьер в виде обмотки из наложенных с перекрытием стеклоленты или слюдосодержащей ленты или экран из медных лент или медных проволок, которые могут быть соединены медной лентой или пасмой, или броню из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием, или из стальных проволок или проволок из алюминия или алюминиевого сплава.The cable may additionally contain a thermal barrier over the inner sheath in the form of a winding made of overlapping glass tape or mica-containing tape or a screen of copper tape or copper wire that can be connected with copper tape or skein, or armor of two galvanized steel tapes superimposed with an overlap, or from steel or aluminum or aluminum alloy wires.

Для предотвращения осыпания слюды кабель может дополнительно содержать поверх термического барьера обмотку из, по крайней мере, одной полиэтилентерефталатной ленты.To prevent shedding of mica, the cable may additionally comprise, on top of the thermal barrier, a winding of at least one polyethylene terephthalate tape.

Как и в конструкциях кабелей, являющихся прототипами, кабель может иметь жгут для центрального заполнения сердечника, а также скрепляющие ленты поверх скрученных изолированных жил.As in prototype cable designs, the cable may have a bundle for central core filling, as well as fastening tapes over twisted insulated cores.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан кабель силовой в разрезе.The utility model is illustrated in the drawing, which shows a power cable in section.

Кабель силовой содержит токопроводящие жилы 1, термический барьер 2, изоляцию 3 из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, имеющей энергию активации не менее 100 кДж/моль, с ТИ не менее 100 для времени 20000 часов, с КИ не менее 28 и удельной теплотой сгорания не более 19 МДж/кг или из сшитой композиции полиэтилена, изолированные жилы многожильных кабелей скручены в сердечник, внутреннюю экструдированную оболочку 4 из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с КИ не менее 40 и удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, термический барьер 5 из стеклоленты или слюдосодержащей ленты, экран 6 из медных лент или медных проволок, или броню 7 из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием, или из стальных проволок или проволок из алюминия или алюминиевого сплава, и наружную оболочку 8 из сшитой полимерной композиции, не содержащей галогенов, имеющую энергию активации не менее 100 кДж/моль, с ТИ не менее 110 для времени 20000 часов, с КИ не менее 32 и удельной теплотой сгорания не более 18 МДж/кг.The power cable contains conductive conductors 1, thermal barrier 2, insulation 3 from a cross-linked halogen-free polymer composition having an activation energy of at least 100 kJ / mol, with a TI of at least 100 for a time of 20,000 hours, with a KI of at least 28 and specific heat combustion of not more than 19 MJ / kg or from a cross-linked polyethylene composition, insulated cores of multicore cables are twisted into a core, inner extruded sheath 4 of a halogen-free polymer composition with a KI of at least 40 and a specific heat of combustion of not more than 15 MJ / kg, thermally a barrier 5 of glass tape or mica-containing tape, a shield 6 of copper tapes or copper wires, or armor 7 of two galvanized steel tapes overlapping, or of steel wires or wires of aluminum or aluminum alloy, and an outer shell 8 of cross-linked polymer a halogen-free composition having an activation energy of at least 100 kJ / mol, with a TI of at least 110 for a time of 20,000 hours, with a KI of at least 32 and a specific heat of combustion of not more than 18 MJ / kg.

Кабель может дополнительно содержать обмотку 9 из, по крайней мере, одной полиэтилентерефталатной лентыThe cable may further comprise a winding 9 of at least one polyethylene terephthalate tape

Примененные для изготовления предлагаемого кабеля полимерные композиции, не содержащие галогенов, выпускаются промышленно.The halogen-free polymer compositions used for the manufacture of the proposed cable are commercially available.

Токопроводящие жилы 1 изготавливают из медной проволоки, традиционной для электрических кабелей, скрутку элементов кабеля производят на обычном крутильном оборудовании.Conductors 1 are made of copper wire, traditional for electric cables, the twisting of the cable elements is carried out on conventional twisting equipment.

Термические барьеры 2 и 5, полиэтилентерефталатную ленту 9 накладывают на обмоточном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.Thermal barriers 2 and 5, polyethylene terephthalate tape 9 impose on the winding equipment, traditionally used in the cable industry.

Изоляцию 3, внутреннюю 4 и наружную оболочки 8 накладывают на экструзионном оборудовании.Insulation 3, inner 4 and outer shell 8 are applied to extrusion equipment.

Наложение экрана 6 из медных лент или медных проволок осуществляют на известном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.The imposition of the screen 6 of copper tapes or copper wires is carried out on known equipment traditionally used in the cable industry.

Наложение брони 7 производится на бронировочных машинах, традиционно применяемых в кабельной промышленности.The imposition of armor 7 is made on reservation vehicles, traditionally used in the cable industry.

Все образцы предлагаемых кабелей были испытаны на соответствие следующим требованиям пожарной безопасности: на нераспространение горения при групповой прокладке по ГОСТ IEC 60332-3-22-2011, на огнестойкость по ГОСТ IEC 60331-21-2011, на дымообразование при горении и тлении по ГОСТ IEC 61034-2-2005, на количество выделяемых газов галогено-вых кислот при горении материалов конструкции кабелей по ГОСТ IEC 60754-2-2011. Результаты испытаний положительные. Расчетный срок службы был определен в соответствии с требованиями IEC 60216-1 и составил более 60 лет для температуры эксплуатации 60°С.All samples of the proposed cables were tested for compliance with the following fire safety requirements: for non-proliferation of combustion during group installation according to GOST IEC 60332-3-22-2011, for fire resistance in accordance with GOST IEC 60331-21-2011, for smoke formation during combustion and smoldering in accordance with GOST IEC 61034-2-2005, on the amount of gases emitted by halogen acids during the combustion of cable construction materials in accordance with GOST IEC 60754-2-2011. The test results are positive. The estimated service life was determined in accordance with the requirements of IEC 60216-1 and amounted to more than 60 years for an operating temperature of 60 ° C.

Результаты испытаний, проведенных в соответствии с требованиями ГОСТ IEC 60332-3-22-2011, по сроку службы, а также сравнительные данные по удельной теплоте сгорания кабелей (за 100% приняты значения теплот сгорания кабелей-прототипов) приведены в таблице.The results of tests carried out in accordance with the requirements of GOST IEC 60332-3-22-2011, on the service life, as well as comparative data on the specific heat of combustion of the cables (values of the calorific value of the cables of the prototype cables are taken as 100%) are given in the table.

Claims

1. Fire-resistant power cable containing at least one copper conductive core with a thermal barrier imposed on it, made of at least one helically imposed with overlapping mica tape, insulation and an outer sheath of polymer compositions, characterized in that the outer sheath made of a halogen-free polymer composition with a temperature index (TI) of at least 110 for a time of 20,000 hours, with an oxygen index of at least 32 and a specific heat of combustion of not more than 18 MJ / kg.

2. The cable according to claim 1, characterized in that the insulation and the outer shell are made of halogen-free polymer compositions crosslinked by the radiation or chemical crosslinking method, having an activation energy of at least 100 kJ / mol.

3. The cable according to claim 2, characterized in that the insulation is made of a cross-linked halogen-free polymer composition with a temperature index (TI) of at least 100 for a time of 20,000 hours, with an oxygen index of at least 28 and a specific heat of combustion of not more than 19 MJ / kg.

4. The cable according to claim 1, characterized in that the insulation is made of a cross-linked polyethylene composition.

5. Cable according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that it further comprises, on top of an insulated core or on top of an insulated core twisted into a core, an inner shell of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 40 and a specific heat of combustion of not more than 15 MJ / kg.

6. The cable according to claim 5, characterized in that it further comprises a thermal barrier on top of the inner shell in the form of a winding made of glass tape or mica tape superimposed with overlapping.

7. The cable according to claim 5, characterized in that it further comprises a screen on top of the inner sheath made of copper tapes or copper wires.

8. The cable according to claim 7, characterized in that the copper tape or copper wire is connected by a copper tape or skein.

9. The cable according to claim 5, characterized in that it further comprises, on top of the inner shell, armor from two galvanized steel tapes superimposed overlapping, or from steel wires, or aluminum wires, or aluminum alloy wires.

10. The cable according to claim 1, characterized in that it further comprises, on top of the thermal barrier, a winding of at least one polyethylene terephthalate tape.