RU204458U1

RU204458U1 - Power cable

Info

Publication number: RU204458U1
Application number: RU2021106501U
Authority: RU
Inventors: Виталий Геннадиевич Мещанов; Михаил Юрьевич Шувалов; Михаил Кузьмич Каменский; Андрей Александрович Фрик; Алексей Анатольевич Сливов; Татьяна Александровна Недайхлиб
Priority date: 2021-03-12
Filing date: 2021-03-12
Publication date: 2021-05-25

Abstract

Полезная модель относится к силовым кабелям с пластмассовой изоляцией, предназначенным для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 1000 В частотой до 100 Гц, а также для эксплуатации в электрических сетях постоянного напряжения. Кабель содержит токопроводящую жилу 1, поверх которой последовательно наложены изоляция 2, наружная оболочка 8. Технический результат: повышение надежности силового кабеля, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.The utility model relates to power cables with plastic insulation, intended for the transmission and distribution of electrical energy in stationary installations for a rated alternating voltage up to 1000 V and a frequency of up to 100 Hz, as well as for operation in direct voltage electrical networks. The cable contains a conductive core 1, on top of which insulation 2, an outer sheath 8 are sequentially applied. and low overall smoke generation and high resistance to thermal aging.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельTechnical field to which the utility model belongs

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 1000 В частотой до 100 Гц, а также для эксплуатации в электрических сетях постоянного напряжения.The utility model relates to cable technology, namely to the structures of power cables with plastic insulation, intended for the transmission and distribution of electrical energy in stationary installations for a rated alternating voltage of up to 1000 V and a frequency of up to 100 Hz, as well as for operation in direct voltage electrical networks.

Уровень техникиState of the art

В качестве наиболее близкого аналога выбран известный кабель силовой, содержащий, по крайней мере, одну токопроводящую жилу с изоляцией и наружной оболочкой из поливинилхлоридного пластиката, при этом изоляция выполнена из экструдированного поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 32 с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс.) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 120 мг/г, наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 35, с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс.) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 100 мг/г (полезная модель РФ №109316).As the closest analogue, a well-known power cable was chosen, containing at least one conductive core with insulation and an outer sheath made of PVC compound, while the insulation is made of extruded PVC compound with a reduced fire hazard with an oxygen index of at least 32 with a maximum specific optical density smoke during combustion and smoldering (D _max. ) not more than 150 and with a mass fraction of hydrogen chloride released during combustion, not more than 120 mg / g, the outer shell is made of polyvinyl chloride plastic compound of reduced fire hazard with an oxygen index of at least 35, with a maximum specific optical density of smoke during combustion and smoldering (D _max. ) no more than 150 and with a mass fraction of hydrogen chloride released during combustion, no more than 100 mg / g (RF useful model No. 109316).

Такие кабели не распространяют горение при испытании по ГОСТ IEC 60332-3-22, удовлетворяют требованиям ГОСТ 31565 по дымовыделению при испытании по ГОСТ IEC 61034-2, однако, недостатком конструкции таких кабелей является то, что сами горение не распространяя, кабели могут при горении оказывать негативное влияние на проложенные поблизости другие, менее стойкие к огню, кабели и провода, а также на строительные конструкции и другие элементы кабельных коммуникаций, вследствие относительно высоких значений удельной теплоты сгорания. Чем больше эти значения, тем больше и темпы развития пожара. В этой связи для снижения пожарной нагрузки помещений предпочтительнее использовать в конструкциях кабелей материалы с низкой теплотой сгорания и низким дымообразованием.Such cables are flame retardant when tested in accordance with GOST IEC 60332-3-22, meet the requirements of GOST 31565 for smoke emission when tested in accordance with GOST IEC 61034-2, however, the design drawback of such cables is that they themselves do not propagate combustion, the cables can burn to have a negative effect on other cables and wires that are less resistant to fire, laid nearby, as well as on building structures and other elements of cable communications, due to the relatively high values of the specific heat of combustion. The higher these values are, the greater the rate of development of the fire. In this regard, in order to reduce the fire load of premises, it is preferable to use materials with a low calorific value and low smoke generation in cable structures.

Кроме этого, материалы, применяемые для изоляции и оболочки данных кабелей, обладают недостаточной стойкостью к термическому старению, одной из причин которой является высокая скорость десорбции пластификатора и которая характеризуется высокими значениями отклонений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после кратковременного старения при температуре 110°С.In addition, the materials used for the insulation and sheathing of these cables have insufficient resistance to thermal aging, one of the reasons for which is the high rate of desorption of the plasticizer and which is characterized by high deviations in tensile strength and elongation at break after short-term aging at 110 ° C. FROM.

Сущность полезной моделиThe essence of the utility model

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в разработке силового кабеля, изготовленного с применением для изоляции и наружной оболочки материалов, способных обеспечить нераспространение горения кабелей при групповой прокладке с объемом горючей массы 7 л/м, снижение светопроницаемости при горении и тлении согласно требованиям ГОСТ 31565, уменьшение удельной теплоты сгорания, и обладающих высокой стойкостью к термическому старению. При этом такой кабель в огнестойком исполнении сохраняет функционирование при воздействии пламени в течение не менее 180 мин.The task to be solved by the utility model consists in the development of a power cable made using materials for insulation and outer sheath that can ensure non-propagation of combustion of cables during group laying with a combustible mass volume of 7 l / m, a decrease in light transmission during combustion and smoldering in accordance with the requirements GOST 31565, reducing the specific heat of combustion, and having a high resistance to thermal aging. At the same time, such a fire-resistant cable remains functional when exposed to a flame for at least 180 minutes.

Настоящая полезная модель обеспечивает достижение следующего технического результата: повышение надежности силового кабеля, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.The present utility model ensures the achievement of the following technical result: increased reliability of a power cable that does not propagate combustion during group laying, with low smoke emission during combustion and smoldering due to the use of materials with low specific heats of combustion and low overall smoke generation and high resistance to thermal aging ...

Технический результат достигается тем, что в силовом кабеле, содержащем, по крайней мере, одну токопроводящую жилу, поверх которой последовательно расположены изоляция из ПВХ пластиката и наружная оболочка из ПВХ пластиката, упомянутая изоляция выполнена из материала, имеющего удельную теплоту сгорания не более 15 МДж/кг и общее дымообразование не более 1300 м²/м², и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%, и упомянутая наружная оболочка выполнена из материала, имеющего удельную теплоту сгорания не более 13 МДж/кг и общее дымообразование не более 950 м²/м², и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%.The technical result is achieved by the fact that in a power cable containing at least one conductive core, on top of which PVC plastic compound insulation and an outer PVC plastic compound are located in series, said insulation is made of a material having a specific heat of combustion of not more than 15 MJ / kg and a total smoke production of not more than 1300 m ² / m ² , and has deviations in the values of strength at break and elongation at break after aging at a temperature of 110 ° C for 168 hours not more than ± 25%, and the said outer shell is made of material, having a specific heat of combustion of no more than 13 MJ / kg and a total smoke production of no more than 950 m ² / m ² , and has deviations in the values of strength at break and elongation at break after aging at a temperature of 110 ° C for 168 hours no more than ± 25% ...

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх каждой токопроводящей жилы дополнительно наложена обмотка из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием.The specified technical result is also achieved by the fact that a winding of at least one glass-mica-containing tape is superimposed overlapping on top of each current-carrying conductor.

Указанный технический результат достигается также тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов, имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.The specified technical result is also achieved by the fact that the insulation and the outer shell are made of polyvinyl chloride plasticates containing heat stabilizers that do not contain lead compounds.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх изоляции жилы или поверх скрученных в сердечник изолированных жил дополнительно наложена обмотка из по меньшей мере одной органической или неорганической ленты.The specified technical result is also achieved by the fact that a winding of at least one organic or inorganic tape is additionally applied over the insulation of the core or over the insulated cores twisted into a core.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх изоляции жилы или поверх скрученных в сердечник изолированных жил дополнительно наложена внутренняя оболочка из полимерной композиции с удельной теплотой сгорания не более 11 МДж/кг, общим дымообразованием не более 450 м²/м².The specified technical result is also achieved by the fact that over the insulation of the core or over the insulated cores twisted into a core, an inner sheath made of a polymer composition is additionally applied with a specific heat of combustion of no more than 11 MJ / kg, with a total smoke generation of no more than 450 m ² / m ² .

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх внутренней оболочки, наложенной поверх изоляции или скрученных в сердечник изолированных жил, дополнительно наложен металлический экран из медных лент или медных проволок.The specified technical result is also achieved by the fact that a metal shield made of copper tapes or copper wires is additionally applied over the inner sheath overlaid on the insulation or insulated conductors twisted into a core.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх внутренней оболочки, наложенной поверх изоляции или скрученных в сердечник изолированных жил, наложена броня в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок.The specified technical result is also achieved by the fact that on top of the inner sheath superimposed over the insulation or insulated conductors twisted into a core, armor is applied in the form of a winding of metal strips or in the form of spirally applied metal wires.

Отличительной особенностью настоящей полезной модели является повышение надежности силового кабеля, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.A distinctive feature of this utility model is an increase in the reliability of a power cable that does not propagate combustion during group laying, with low smoke emission during combustion and smoldering due to the use of materials with low specific heats of combustion and low overall smoke generation and high resistance to thermal aging.

Перечень фигур чертежейList of drawing figures

На фиг. 1 показан поперечный разрез кабеля.FIG. 1 shows a cross-section of a cable.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Современный комплекс требований пожарной безопасности, предъявляемый к силовым кабелям, прокладываемым во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях, изложен в стандартах ГОСТ 31996 и ГОСТ 31565.A modern set of fire safety requirements for power cables laid in internal electrical installations, as well as in buildings and structures, is set out in the standards GOST 31996 and GOST 31565.

Учитывая насыщенность кабельных коммуникаций кабелями различного функционального назначения при горении отдельные кабели или группы кабелей могут оказывать негативное влияние на проложенные поблизости другие, менее стойкие к огню, кабели и провода, а также на строительные конструкции и другие элементы кабельных коммуникаций, вследствие относительно высоких значений удельной теплоты сгорания. Это приводит к необходимости принимать меры по снижению пожарной нагрузки, в том числе ограничению количества совместного проложенных кабелей, а также применению усиленных мер по обеспечению пожаротушения. В этой связи для снижения пожарной нагрузки помещений предпочтительнее использовать материалы для изготовления кабелей и кабельные изделия в целом с низкой теплотой сгорания и низким дымообразованием.Given the saturation of cable communications with cables of various functional purposes, during combustion, individual cables or groups of cables can have a negative impact on other cables and wires that are less resistant to fire, laid nearby, as well as on building structures and other elements of cable communications, due to the relatively high values of specific heat combustion. This leads to the need to take measures to reduce the fire load, including limiting the number of jointly laid cables, as well as the use of enhanced measures to ensure fire extinguishing. In this regard, in order to reduce the fire load of premises, it is preferable to use materials for the manufacture of cables and cable products in general with a low heat of combustion and low smoke generation.

Учитывая, что одним из основных требований для кабельных изделий является срок службы, предпочтительнее в качестве ПВХ пластиката для изоляции и наружной оболочки применять материалы, обладающие повышенной стойкостью к термическому старению, низкой скоростью десорбции пластификатора. Указанные свойства характеризуются небольшим изменением физико-механических характеристик после кратковременного старения при температуре 110°С по сравнению с исходными значениями до старения.Considering that one of the main requirements for cable products is the service life, it is preferable to use materials with increased resistance to thermal aging and a low rate of desorption of the plasticizer as PVC for insulation and outer sheathing. These properties are characterized by a slight change in physical and mechanical characteristics after short-term aging at a temperature of 110 ° C in comparison with the initial values before aging.

Настоящая полезная модель основана на оптимальном сочетании ПВХ пластикатов для изоляции и наружной оболочки, каждый из которых обладает сниженной удельной теплотой сгорания, пониженным дымообразованием, и обеспечивает требуемый срок службы.This utility model is based on an optimal combination of PVC compounds for insulation and outer sheaths, each of which has a reduced specific heat of combustion, reduced smoke generation, and provides the required service life.

Важным показателем, характеризующим надежность, является повышенная стойкость материала конструкции кабеля к термическому старению, характеризующаяся в свою очередь незначительным изменением прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после кратковременного термического старения при температуре 110°С по сравнению со значениями, полученными до старения, что достигается применением в составе материалов оптимальной системы пластификатора (или смеси пластификаторов) и термостабилизатора (или смеси термостабилизаторов), обеспечивающей пониженную скорость десорбции пластификатора.An important indicator characterizing reliability is the increased resistance of the cable structure material to thermal aging, which, in turn, is characterized by an insignificant change in tensile strength and elongation at break after short-term thermal aging at a temperature of 110 ° C in comparison with the values obtained before aging, which is achieved the use of an optimal system of a plasticizer (or a mixture of plasticizers) and a thermal stabilizer (or a mixture of thermal stabilizers) in the composition of materials, providing a reduced rate of desorption of the plasticizer.

На фиг. 1 показан вариант с четырьмя токопроводящими жилами. Возможно исполнение кабеля также в одно-, двух-, трех- и пятижильном вариантах. FIG. 1 shows a variant with four conductors. The cable is also available in one-, two-, three- and five-core versions.

Кабель содержит токопроводящую жилу 1, поверх которой последовательно наложены изоляция из поливинилхлоридного пластиката 2 с удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, общим дымообразованием не более 1300 м²/м², которая имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%, наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката 8 с удельной теплотой сгорания не более 13 МДж/кг, общим дымообразованием не более 950 м²/м², которая имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%.The cable contains a conductive core 1, on top of which insulation of PVC compound 2 is sequentially applied with a specific heat of combustion of no more than 15 MJ / kg, a total smoke generation of no more than 1300 m ² / m ² , which has deviations in the values of strength at break and elongation at break after aging at a temperature of 110 ° C for 168 hours no more than ± 25%, the outer shell is made of PVC compound 8 with a specific heat of combustion no more than 13 MJ / kg, the total smoke generation is no more than 950 m ² / m ² , which has deviations in strength values at break and elongation at break after aging at a temperature of 110 ° C for 168 hours no more than ± 25%.

Указанные значения показателей пожарной опасности определяют в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 5660-1 на образцах пластин материала толщиной 3 мм при воздействии теплового потока 35 кВт/м² с применением удерживающей проволочной сетки. При этом в рамках настоящей полезной модели под общим дымообразованием понимается определяемое по ISO 5660-1 общее (суммарное) дымообразование с единицы площади экспонируемой поверхности образца, а удельная теплота сгорания определяется на основе полученного в результате проведения испытания общего тепловыделения в течение всего испытания, приведенного к массе образце.The specified values of fire hazard indicators are determined in accordance with the requirements of the international standard ISO 5660-1 on samples of plates of material 3 mm thick when exposed to a heat flux of 35 kW / m ² using a retaining wire mesh. In this case, within the framework of this utility model, the general smoke generation is understood as the total (total) smoke generation determined according to ISO 5660-1 per unit area of the exposed surface of the sample, and the specific heat of combustion is determined on the basis of the total heat release obtained as a result of the test during the entire test, reduced to mass of the sample.

Под отклонением значения относительного удлинения при разрыве понимается разность между средним (или медианным) значением, полученным после старения, и средним (или медианным) значением, полученным до старения, выраженная в процентах последнего.The deviation of the elongation at break value is the difference between the mean (or median) value obtained after aging and the mean (or median) value obtained before aging, expressed as a percentage of the latter.

Для обеспечения огнестойкости поверх токопроводящих жил может быть наложена обмотка 3 из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием, например, не менее 40%.To ensure fire resistance, a winding 3 of at least one glass-mica tape can be applied over the conductive cores, overlapping, for example, not less than 40%.

Для обеспечения требований Технического регламента по ограничению содержания опасных веществ изоляция и наружная оболочка могут быть выполнены из поливинилхлоридных пластикатов, имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.To meet the requirements of the Technical Regulations on the limitation of the content of hazardous substances, the insulation and the outer sheath can be made of polyvinyl chloride compounds containing lead-free heat stabilizers.

Кабель может дополнительно содержать поверх изоляции жилы или скрученных в сердечник изолированных жил обмотку 4 из, по меньшей мере, одной органической или неорганической ленты.The cable may additionally contain, over the insulation of the core or insulated cores twisted into a core, a winding 4 of at least one organic or inorganic tape.

Для придания кабелю практически круглой формы и/или для повышения стойкости кабеля к распространению горения поверх изоляции или поверх скрученных в сердечник изолированных жил может быть дополнительно наложена внутренняя оболочка 5 из полимерной композиции с удельной теплотой сгорания не более 11 МДж/кг, общим дымообразованием не более 450 м²/м², определенным по ISO 5660-1.To give the cable a practically round shape and / or to increase the resistance of the cable to the propagation of combustion over the insulation or over the insulated cores twisted into a core, an inner sheath 5 of a polymer composition with a specific heat of combustion of no more than 11 MJ / kg, with a total smoke generation of no more than 450 m ² / m ² as defined in ISO 5660-1.

При необходимости применения экранированных кабелей поверх внутренней оболочки может быть расположен металлический экран 6 из медных лент или медных проволок.If it is necessary to use shielded cables, a metal shield 6 of copper tapes or copper wires can be placed over the inner sheath.

Для защиты от внешних механических воздействий в процессе прокладки и при эксплуатации поверх внутренней оболочки может быть расположена броня 7 в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок, которые могут быть выполнены из немагнитного материала, например, из алюминиевого сплава.To protect against external mechanical influences during laying and during operation, armor 7 in the form of a winding made of metal strips or in the form of spirally applied metal wires, which can be made of a non-magnetic material, for example, from an aluminum alloy, can be placed over the inner shell.

Для уменьшения коррозионной активности изоляция, внутренняя и наружная оболочки кабеля могут быть выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с низким дымо- и газовыделением, обладающего пониженным выделением хлористого водорода, определяемым при испытаниях по ГОСТ IEC 60754-1.To reduce corrosiveness, the insulation, inner and outer sheaths of the cable can be made of polyvinyl chloride plastic with low fire hazard with low smoke and gas emission, which has a reduced emission of hydrogen chloride, determined during tests in accordance with GOST IEC 60754-1.

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

Токопроводящая жила 1, которая может быть как однопроволочной, так и многопроволочной, изготавливается из медной или алюминиевой катанки или проволоки, традиционной для электрических кабелей.The conductive core 1, which can be either single-wire or multi-wire, is made of copper or aluminum rod or wire, traditional for electrical cables.

Наложение лент для обмотки 4, стеклослюдосодержащих лент 3 и металлического экрана 6 производят на стандартном крутильном оборудовании.The overlay of tapes for winding 4, glass-mica tapes 3 and metal screen 6 is performed on standard twisting equipment.

Наложение брони 7 осуществляется на бронировочных машинах, традиционно применяемых в кабельной промышленности.The application of armor 7 is carried out on armored vehicles traditionally used in the cable industry.

Примененные для изготовления кабеля полимерные материалы для изоляции 2, внутренней оболочки 5 и наружной оболочки 8 выпускаются промышленно.Used for the manufacture of the cable polymer materials for insulation 2, inner sheath 5 and outer sheath 8 are produced industrially.

При изготовлении кабеля для наложения полимерных материалов используют традиционное экструзионное оборудование, применяемое в кабельной промышленности.In the manufacture of cables for the application of polymer materials, traditional extrusion equipment used in the cable industry is used.

Claims

1. Power cable containing at least one conductive core, on top of which PVC-compound insulation and PVC-compound outer sheath are sequentially located, while the said insulation has a specific heat of combustion of no more than 15 MJ / kg, total smoke generation no more than 1300 m ² / m ² , and has deviations in the values of strength at break and elongation at break after aging at a temperature of 110 ° C for 168 hours no more than ± 25%, and the said outer shell has a specific heat of combustion of no more than 13 MJ / kg, total smoke generation is not more than 950 m ² / m ² , and deviations in the values of strength at break and elongation at break after aging at a temperature of 110 ° C for 168 hours are not more than ± 25%.

2. A cable according to claim 1, characterized in that it further comprises a winding of at least one glass-mica-containing tape overlapped over the conductive cores.

3. Cable according to claim 1, characterized in that the insulation and the outer sheath are made of polyvinyl chloride plasticates, which contain heat stabilizers that do not contain lead compounds.

4. The cable according to claim 1, characterized in that it further comprises, over the core insulation or over the insulated cores twisted into a core, a winding of at least one organic or inorganic tape.

5. A cable according to any one of claims 1, 2 or 4, characterized in that it additionally contains, over the insulation of the core or over the insulated cores twisted into a core, an inner sheath made of a polymer composition with a specific heat of combustion of not more than 11 MJ / kg, the total smoke generation is not more than 450 m ² / m ² .

6. A cable according to claim 5, characterized in that it further comprises a metal shield made of copper tapes or copper wires over the inner sheath.

7. The cable according to claim 5, characterized in that it further comprises armor over the inner sheath in the form of a winding of metal strips or in the form of spirally applied metal wires.