RU192506U1

RU192506U1 - Power cable for voltage 6-20 kV

Info

Publication number: RU192506U1
Application number: RU2019112336U
Authority: RU
Inventors: Виталий Геннадиевич Мещанов; Михаил Юрьевич Шувалов; Михаил Кузьмич Каменский; Андрей Александрович Фрик; Алексей Анатольевич Сливов; Владимир Альфредович Комник; Анатолий Анатольевич Баринов
Original assignee: Акционерное общество "Электрокабель" Кольчугинский завод" (АО "ЭКЗ")
Priority date: 2019-04-23
Filing date: 2019-04-23
Publication date: 2019-09-18

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к силовым кабелям на напряжение 6-20 кВ. Кабель содержит скрученные в сердечник три токопроводящие алюминиевые или медные жилы секторной формы. Поверх каждой из токопроводящих жил последовательно методом экструзии наложены первый экран из полимерной электропроводящей сшитой композиции, изоляция из сшитой полиэтиленовой композиции и второй экран из полимерной электропроводящей сшитой композиции. Второй экран может иметь адгезию к изоляции, характеризующейся величиной усилия отрыва 0,35-20 Н, приходящегося на 10 мм ширины экрана. Изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого последовательно расположены скрепляющий слой, металлический экран в виде 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%, соединенных алюминиевой лентой или лентой из сплава алюминия, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка. Скрепляющий слой может быть выполнен обмоткой из, по меньшей мере, одной электропроводящей водоблокирующей ленты. Разделительный слой может быть выполнен обмоткой из, по меньшей мере, одной электропроводящей бумаги или электропроводящей полимерной ленты или водоблокирующей ленты или электропроводящей водоблокирующей ленты. Поверх разделительного слоя кабель может дополнительно содержать металлополимерную ленту, наложенную обмоткой с перекрытием или продольно с перекрытием. Поверх разделительного слоя кабель может также иметь внутреннюю оболочку, выполненную экструзией из термопластичного материала, поверх которой может быть наложена броня в виде обмотки из металлических лент, наложенных с перекрытием, или в виде спирально наложенных металлических проволок. Внутренняя и наружная оболочки могут быть выполнены из полимерных композиций, не содержащих галогенов, или из поливинилхлоридных пластикатов пониженной пожарной опасности.Технический результат - снижение себестоимости.The utility model relates to cable technology, namely to power cables for a voltage of 6-20 kV. The cable contains three conductive aluminum or copper sector-shaped conductors twisted into a core. On top of each of the conductive conductors, a first screen of a polymeric electrically conductive cross-linked composition, an insulation of a cross-linked polyethylene composition and a second screen of a polymeric electrically conductive cross-linked composition are superimposed sequentially by extrusion. The second screen may have adhesion to the insulation, characterized by the magnitude of the separation force of 0.35-20 N per 10 mm of the width of the screen. Insulated conductors are twisted into a core, on top of which a bonding layer is arranged successively, a metal screen in the form of aluminum alloy wires, resistant to at least 10 bends at an angle of 90 ° from the initial position in both directions, with a temporary resistance at a maximum load of 75-170 MPa and elongation at break of 2% to 20%, connected by an aluminum tape or tape made of an aluminum alloy, a separation layer and an extruded outer shell. The fastening layer can be made by winding from at least one electrically conductive water blocking tape. The separation layer may be made of at least one electrically conductive paper or electrically conductive polymer tape or water blocking tape or electrically conductive water blocking tape. On top of the separation layer, the cable may further comprise a metal-polymer tape applied by winding with overlapping or longitudinally with overlapping. On top of the separation layer, the cable may also have an inner sheath made by extrusion of a thermoplastic material, on top of which the armor can be applied in the form of a winding of metal tapes, overlapped, or in the form of spiral-wound metal wires. The inner and outer shells can be made of halogen-free polymer compositions or of low fire hazard PVC compounds. The technical result is a reduction in cost.

Description

Полезная модель относится к области электротехники, 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 6-20 кВ частотой 50 Гц при температуре окружающей среды от минус 60°С до плюс 50°С и относительной влажности воздуха до 98% при температуре плюс 35°С.The utility model relates to the field of electrical engineering, namely to the construction of power cables with plastic insulation and a sheath intended for the transmission and distribution of electrical energy in stationary electrical installations with an alternating voltage of 6-20 kV at a frequency of 50 Hz at an ambient temperature of minus 60 ° C to plus 50 ° C and relative humidity up to 98% at a temperature of plus 35 ° C.

Известен кабель силовой, содержащий три токопроводящие алюминиевые или медные жилы секторной формы, поверх каждой из которых последовательно наложены методом экструзии первый экран из электропроводящей полимерной композиции, изоляция из сшитой композиции полиэтилена (СПЭ) или из этиленпропиленовой резины, второй экран из электропроводящей полимерной композиции, жилы скручены в сердечник, поверх которого последовательно расположены: обмотка лентой из электропроводящего материала, общий экран из металлических проволок, разделительный слой и экструдированная наружная оболочка (Патент РФ на полезную модель №128773, 2012; патент РФ на полезную модель №149965, 2015). Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в сетях на номинальное напряжение 6-20 кВ и, в первую очередь, планировались к применению взамен морально(технически) устаревших кабелей с пропитанной бумажной изоляцией (БПИ). Однако, несмотря на высокие эксплуатационные характеристики кабелей с изоляций из СПЭ с токопроводящими жилами секторной формы одним из основных сдерживающих факторов их применения остается их более высокая стоимость по сравнению с кабелями с БПИ.A power cable is known, containing three conductive aluminum or copper conductors of a sector shape, on top of each of which a first screen of an electrically conductive polymer composition, insulation from a crosslinked composition of polyethylene (SPE) or ethylene-propylene rubber, a second screen of an electrically conductive polymer composition, cores are sequentially applied by extrusion twisted into a core, on top of which are sequentially arranged: winding with a tape of electrically conductive material, a common screen of metal wires, dividing th layer and an extruded outer sheath (Russian utility model patent №128773, 2012; patent of the Russian Federation for utility model №149965, 2015). Cables are designed for the transmission and distribution of electrical energy in networks for a nominal voltage of 6-20 kV and, first of all, were planned to be used instead of obsolete (technically) obsolete cables with impregnated paper insulation (BPI). However, in spite of the high performance characteristics of cables with insulation from PEE with conductive conductors of a sector form, one of the main constraining factors for their application remains their higher cost compared to cables with BPI.

Поставленная (технико-экономическая) задача состояла в разработке силового кабеля на напряжение 6-20 кВ с изоляцией из сшитого полиэтилена, имеющего технические характеристики, соответствующие требованиям ГОСТ Р 55025-2012, и обладающего меньшей себестоимостью по сравнению с аналогом (патент №128773).The task (technical and economic) consisted in the development of a power cable for a voltage of 6-20 kV with insulation made of cross-linked polyethylene having technical characteristics that meet the requirements of GOST R 55025-2012 and having a lower cost compared to the analogue (patent No. 128773).

Технический результат достигается тем, что в кабеле силовом, содержащем 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, металлический экран выполнен в виде 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%.The technical result is achieved in that in a power cable containing three copper or aluminum conductive wires of a sector shape, on top of each of which a first screen of an electrically conductive polymer composition is sequentially applied by extrusion, insulation is made of a cross-linked polyethylene composition or of ethylene-propylene rubber, and a second screen is of an electrically conductive polymer compositions, while the isolated conductors are twisted into a core, on top of which a bonding layer, a screen of metal dies connected by a spiral-wound metal strip, a separation layer and an extruded outer sheath, the metal screen is made in the form of aluminum alloy wires, resistant to at least 10 bends at an angle of 90 ° from the initial position in both directions, with a temporary resistance at maximum load of 75 -170 MPa and elongation at break of 2% - 20%.

Для достижения технического результата проволоки металлического экрана могут быть выполнены из сплава алюминия марки 8176 или сплавов на его основе. Применение сплавов алюминия позволяет уменьшить себестоимость при сохранении монтажных характеристик и устойчивости экрана к воздействию факторов окружающей среды в процессе эксплуатации.To achieve a technical result, the wires of the metal screen can be made of an aluminum alloy of grade 8176 or alloys based on it. The use of aluminum alloys allows to reduce the cost while maintaining the installation characteristics and the stability of the screen to environmental factors during operation.

Для удобства разделки при монтаже или ремонте второй электропроводящий экран может иметь адгезию к изоляции, характеризующуюся величиной усилия отрыва в диапазоне от 0,35 до 20 Н, приходящегося на 10 мм ширины электропроводящего экрана.For the convenience of cutting during installation or repair, the second electrically conductive screen may have adhesion to insulation, characterized by a peel force in the range from 0.35 to 20 N per 10 mm of the width of the electrically conductive screen.

Для защиты от проникновения, в случае нарушения герметичности наружной оболочки, и продольного распространения воды скрепляющий слой может быть выполнен обмоткой из электропроводящей влагонабухающей ленты. В этом случае разделительный слой выполняется обмоткой из влагонабухающей или электропроводящей влагонабухающей ленты. Дополнительно для защиты от проникновения поверх разделительного слоя может быть наложена обмоткой с перекрытием или продольно с перекрытием металлополимерная лента, например алюмополимерная. В этом случае, разделительный слой может быть выполнен обмоткой из электропроводящей бумаги или электропроводящей полимерной ленты.To protect against penetration, in case of violation of the tightness of the outer shell, and the longitudinal distribution of water, the fastening layer can be made by winding from an electrically conductive swellable tape. In this case, the separation layer is made by winding from a moisture-swelling or electrically conductive water-swelling tape. Additionally, to protect against penetration over the separation layer, a metal-polymer tape, for example, aluminum-polymer tape, can be applied with a winding overlapping or longitudinally overlapping. In this case, the separation layer may be made by winding of electrically conductive paper or electrically conductive polymer tape.

Для защиты от механических повреждений в процессе прокладки или эксплуатации кабель дополнительно может содержать броню в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок, наложенных поверх внутренней оболочки, которая выполняется экструзией из термопластичного материала.To protect against mechanical damage during installation or operation, the cable may additionally contain armor in the form of a winding of metal tapes or in the form of spirally imposed metal wires superimposed on top of the inner sheath, which is carried out by extrusion of a thermoplastic material.

В целях обеспечения требований пожарной безопасности при прокладке кабеля в местах с массовым пребыванием людей внутренняя оболочка выполняется из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35, или, из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с низким дымо- и газовыделением, с кислородным индексом не менее 40, с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д макс.) не более 120 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 50 мг/г.In order to ensure fire safety requirements when laying the cable in places with a large stay of people, the inner sheath is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35, or of low fire hazard PVC with low smoke and gas emission, with oxygen index of at least 40, with a maximum specific optical density of smoke during combustion and decay (D max.) not more than 120 and with a mass fraction of hydrogen chloride released during combustion, not more than 50 mg / g.

Наружная оболочка кабеля, в этом случае, соответственно, может быть выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35, или из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с низким дымо- и газовыделением, с кислородным индексом не менее 35 с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Дмакс.) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 100 мг/г.The outer sheath of the cable, in this case, respectively, can be made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35, or of low fire hazard PVC compound with low smoke and gas emission, with an oxygen index of at least 35 with a maximum specific optical density of smoke during combustion and decay (Dmax.) not more than 150 and with a mass fraction of hydrogen chloride released during combustion, not more than 100 mg / g.

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

Кабель содержит три токопроводящие жилы 1, первый полимерный электропроводящий экран 2, изоляцию 3, второй полимерный электропроводящий экран 4, скрепляющий слой 5, металлический экран 6, разделительный слой 7, внутреннюю оболочку 8, броню 9, наружную оболочку 10.The cable contains three conductive conductors 1, a first polymer conductive screen 2, insulation 3, a second polymer conductive screen 4, a bonding layer 5, a metal shield 6, a separation layer 7, an inner shell 8, an armor 9, an outer shell 10.

Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.The following is information confirming the feasibility of implementing a utility model.

Токопроводящие жилы 1, которые могут быть как однопроволочными, так и многопроволочными, изготавливают из медной или алюминиевой катанки или проволоки, традиционной для электрических кабелей.Conductors 1, which can be either single-wire or multi-wire, are made of copper or aluminum wire rod or wire, traditional for electric cables.

Проволока для металлического экрана 6 из сплава алюминия в процессе традиционных технологических операций волочения катанки и последующего отжига при температурах 240-400°С (в случае выдержки не более 1 ч) получает необходимые свойства для достижения указанного технического результата. Указанные технологические операции могут осуществляться как при раздельных процессах, так и отжига во время волочения в случае применения соответствующего оборудования, широко используемого в кабельной промышленности.The wire for a metal screen 6 made of aluminum alloy in the course of traditional technological operations of wire drawing and subsequent annealing at temperatures of 240-400 ° C (in the case of holding no more than 1 hour) obtains the necessary properties to achieve the specified technical result. The indicated technological operations can be carried out both during separate processes and annealing during drawing in case of using the corresponding equipment widely used in the cable industry.

Наложение лент скрепляющего 5 и разделительного 7 слоев, проволок экрана 6, а также скрутку элементов кабеля производят на стандартном крутильном оборудовании.The imposition of tapes fastening 5 and separation 7 layers, the wires of the screen 6, as well as the twisting of the cable elements produced on standard twisting equipment.

Наложение брони 9 производится на бронировочных машинах, традиционно применяемых в кабельной промышленности.The imposition of armor 9 is made on armor machines, traditionally used in the cable industry.

Примененные для изготовления кабеля полимерные материалы для электропроводящих экранов 2, 4, изоляции 3, внутренней оболочки 8 и наружной оболочки 10 выпускаются промышленно.The polymer materials used for the manufacture of the cable for electrically conductive screens 2, 4, insulation 3, the inner shell 8 and the outer shell 10 are manufactured industrially.

При изготовлении кабеля используют традиционное экструзионное оборудование, применяемое в кабельной промышленности.In the manufacture of cable using traditional extrusion equipment used in the cable industry.

Сшивку полимерных материалов осуществляют на наклонных линиях газовой вулканизации.Crosslinking of polymeric materials is carried out on inclined lines of gas vulcanization.

Claims

1. A power cable containing three copper or aluminum conductive wires of a sector shape, on top of each of which a first screen of an electrically conductive polymer composition is sequentially applied by extrusion, insulation is made of a cross-linked polyethylene composition or of ethylene-propylene rubber, a second screen is of an electrically conductive polymer composition, while insulated the cores are twisted into a core, on top of which a fastening layer is arranged successively, a screen of metal wires connected spirally with metallic tape, a separation layer and an extruded outer sheath, characterized in that the metal screen is made of aluminum alloy wires, resistant to at least 10 bends at an angle of 90 ° from the initial position in both directions, with a temporary resistance at a maximum load of 75-170 MPa and elongation at break of 2% - 20%.

2. The cable according to claim 1, characterized in that the screen wires are made of an aluminum alloy of grade 8176 or alloys based on it.

3. The cable according to claim 1, characterized in that the second electrically conductive screen has adhesion to insulation, characterized by a peel force in the range from 0.35N to 20N per 10 mm of the width of the electrically conductive screen.

4. The cable according to claim 1, characterized in that the fastening layer applied over the core is made by winding of at least one electrically conductive water blocking tape.

5. The cable according to claim 4, characterized in that the separation layer is made by winding from at least one electrically conductive paper or electrically conductive polymer tape or water blocking tape or electrically conductive water blocking tape.

6. The cable according to claim 5, characterized in that on top of the separation layer is additionally superimposed a winding with overlapping or longitudinally overlapping metal-polymer tape.

7. The cable according to claim 1, characterized in that the inner sheath of a thermoplastic material is superimposed by extrusion on top of the separation layer.

8. The cable according to claim 7, characterized in that it further comprises armor over the inner shell in the form of a winding of metal tapes superimposed overlapping, or in the form of spirally superimposed metal wires.

9. The cable according to claim 7, characterized in that the inner shell is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35.

10. The cable according to claim 7, characterized in that the inner shell is made of low fire hazard PVC with low smoke and gas emission, with an oxygen index of at least 40, with a maximum specific optical density of smoke during combustion and decay (D max.) not more than 120 and with a mass fraction of hydrogen chloride released during combustion, not more than 50 mg / g.

11. Cable according to claims 1 or 9, characterized in that the outer shell is made of a halogen-free polymer composition with an oxygen index of at least 35.

12. The cable according to claim 1 or 10, characterized in that the outer sheath is made of low fire hazard PVC compound with low smoke and gas emission, with an oxygen index of at least 35 with a maximum specific optical density of smoke during combustion and decay (Dmax.) no more than 150 and with a mass fraction of hydrogen chloride released during combustion, not more than 100 mg / g.