RU213720U1 - Силовой кабель с двухслойной бумажной изоляцией - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, с пропитанной бумажной изоляцией. Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электроустановках переменного тока. Полезная модель относится к конструкциям электрических силовых кабелей, предназначенных для прокладки в земле и эксплуатации в условиях передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении от 6 до 20 кВ и частотой до 50 Гц. Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке кабеля, обладающего высокой степенью надёжности и стойкости к механическим повреждениям при длительно-допустимых токовых нагрузках и увеличении токов короткого замыкания на токопроводящих жилах. Техническим результатом выполнения кабеля в данном конструкторском решении, с наружной оболочкой кабеля из полиэтилена высокого давления с заданными прочностными характеристиками в сочетании с фазной и поясной бумажной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом, является получение прочного и надёжного кабеля, стойкого к механическим нагрузкам при длительно-допустимых токовых нагрузках и увеличении токов короткого замыкания на токопроводящих жилах.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, с пропитанной бумажной изоляцией. Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электроустановках переменного тока. Полезная модель относится к конструкциям электрических силовых кабелей, предназначенных для прокладки в земле и эксплуатации в условиях передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках при переменном напряжении от 6 до 20 кВ и частотой до 50 Гц.

Уровень техники

Наиболее близким аналогом (прототипом) является кабель силовой, содержащий токопроводящие жилы, изоляцию, пропиточный состав, металлическую оболочку и защитный покров, отличающийся тем, что изоляция выполнена из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем (Патент RU № 188123 U1, МПК H01B9/00, опубликован 29.03.2019).

Признаки известного кабеля, совпадающие с признаками заявленной полезной модели, заключаются в том, что кабель содержит токопроводящие жилы с изоляцией из пропитанной пропиточным составом бумажной основы, покрытой микропористым полимерным слоем, металлическую оболочку. Изоляция состоит из фазной и поясной. В частных случаях кабель содержит экран поверх поясной изоляции из электропроводящего материала.

Причина, препятствующая получению в известном техническом решении технического результата, который обеспечивается заявленной полезной моделью, заключается в выполнении известного кабеля с характеристиками материала наружной оболочки, не обеспечивающими достаточный уровень прочности и стойкости к механическим нагрузкам, которые возникают при прокладке кабеля в земле. В известном техническом решении задачей прототипа является повышение электрической прочности изоляции. Поставленная задача достигалась применением бумажной изоляции кабеля, покрытой микропористым полимерным слоем и пропитанной вязким или нестекающим составом на основе масла. В то же время, в известном техническом решении в качестве наружной оболочки использовались защитные покровы, предусмотренные для кабелей с обычной бумажной изоляцией, что не обеспечивало достаточный уровень прочности и стойкости наружной оболочки кабеля к механическим нагрузкам, которые возникают при прокладывании кабеля в земле. В заявляемой полезной модели полимерным материалом для наружной оболочки является полиэтилен высокого давления с высокими прочностными характеристиками, обеспечивающими достаточный уровень надёжности кабеля при воздействии механических нагрузок.

Раскрытие полезной модели

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке кабеля, обладающего высокой степенью надёжности и стойкости к механическим повреждениям при длительно-допустимых токовых нагрузках и увеличении токов короткого замыкания на токопроводящих жилах.

Достигается поставленная задача тем, что кабель силовой, содержит скрученные в сердечник токопроводящие жилы с фазной и поясной пропитанной бумажной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом, экран из электропроводящей бумаги по поясной изоляции, металлическую оболочку, слой битума и наружную оболочку, при этом, наружная оболочка кабеля выполнена из полиэтилена высокого давления со стойкостью к растрескиванию под напряжением не менее 1000 часов, прочностью при разрыве не менее 13,7 МПа и относительным удлинением при разрыве не менее 600% .

Техническим результатом выполнения кабеля в данном конструкторском решении, с наружной оболочкой кабеля из полиэтилена высокого давления с заданными прочностными характеристиками в сочетании с фазной и поясной бумажной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом является получение прочного и надёжного кабеля, стойкого к механическим нагрузкам при длительно-допустимых токовых нагрузках и увеличении токов короткого замыкания на токопроводящих жилах.

Применение в конструкции заявляемого силового кабеля изоляции на основе целлюлозной бумаги с многослойным микропористым полимерным покрытием с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадания не менее 105°С и с кинематической вязкостью не более 45 мм² /сек, позволяет увеличить электрическую прочность изоляции, повысить длительно допустимую температуру нагрева токопроводящих жил кабеля до температуры не менее 90°С, повысить пробивное напряжения кабеля в 1,5-2 раза, уменьшить диэлектрические потери изоляции.

При этом наблюдается более высокая электрическая прочность пропитанной бумажно-пластиковой изоляции и, кроме того, наблюдается эффект «самозалечивания» пропитанной бумажно-пластиковой изоляции, самоликвидация электрического пробоя изоляции при однофазных замыканиях и восстановление электрической прочности изоляции в месте горения дуги. Применение бумаги с покрытием пленкой из полимерного материала вместо просто пропитанной бумажной изоляции открывает возможность повышения напряженности электрического поля в изоляции. При этом наличие микропор на поверхности полимерного слоя обеспечивает проникновение пропиточного состава в слой бумаги.

Использование пропитанной бумажной изоляции с микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С делает возможным увеличение длительно-допустимой температуры нагрева токопроводящих жил до 90°С, экран по изоляции выравнивает электрическое поле, но при этом необходимо обеспечить также прочность кабеля к механическим нагрузкам, исключающим механическое повреждение данной изоляции. Для этого в предложенной конструкции кабеля используется защитный покров, состоящий из слоя битума, синтетической плёнки и полиэтилена высокого давления с со стойкостью к растрескиванию под напряжением не менее 1000 часов, прочностью при разрыве не менее 13,7 МПа и относительным удлинением при разрыве не менее 600%. Данные прочностные характеристики наружной оболочки кабеля в сочетании с другими слоями защитного покрова (слоем битума и слоем плёнки ПЭТ) обеспечивают надёжную защиту изоляции кабеля, выполненную из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем.

Таким образом, использование в силовом кабеле фазной и поясной пропитанной изоляции, выполненной из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом в сочетании с наружной оболочкой кабеля, выполненной из полиэтилена высокого давления с указанными прочностными характеристиками, приводит к получению надёжного в эксплуатации, стойкого к механическим повреждениям силового кабеля при длительно-допустимых токовых нагрузках и увеличении токов короткого замыкания на токопроводящих жилах и к решению поставленной технической задачи, т.е. каждый из признаков является необходимым для достижения указанного технического результата, а совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата - обеспечение надёжности работы кабеля с длительно-допустимыми токовыми нагрузками при возникновении механических нагрузок на кабель.

Осуществление полезной модели

Кабель силовой, не распространяющий горение, на напряжение до 35кВ содержит три изолированные медные или алюминиевые токопроводящие жилы. Токопроводящие жилы могут быть круглой или секторной формы, однопроволочные или многопроволочные. Для изготовления токопроводящей жилы кабеля используют медную или алюминиевую катанку. Фазную изоляцию на токопроводящие жилы накладывают методом обмотки. Наложение на токопроводящую жилу бумажной изоляции осуществляют на изолировочной машине. Изоляция выполнена из слоев электроизоляционного композиционного материала с длительно допустимой рабочей температурой 100°С, состоящего из бумажной основы типа БКДм и многослойного полимерного покрытия с электрической прочностью не менее 80 кВ/мм при переменном напряжении частотой 50 Гц, пропитанную нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадения не менее 105°С, на основе электроизоляционного масла типа СКДн, пропитку изоляции осуществляют известным в кабельной промышленности способом. Затем заготовку подвергают сушке. Изолированные токопроводящие жилы скручиваются в сердечник с заполнением промежутков между жилами бумажными жгутами или жгутами из кабельной пряжи.

Изолированные (экранированные) жилы и периферийные бумажные жгуты скручивают повивной скруткой вокруг центрального жгута с образованием сердечника. Скрутку изолированных жил, бумажных жгутов, наложение поясной изоляции и экрана проводят на машине общей скрутки. На скрутку токопроводящих жил методом обмотки накладывается поясная изоляция из слоев электроизоляционного композиционного материала с длительно допустимой рабочей температурой 100°С, состоящего из бумажной основы и многослойного полимерного покрытия с электрической прочностью не менее 80 кВ/мм при переменном напряжении частотой 50 Гц, пропитанную нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадения не менее 105°С, на основе электроизоляционного масла, пропитку изоляции осуществляют известным в кабельной промышленности способом. Затем заготовку подвергают сушке. Поверх поясной изоляции накладывают полупроводящий экран из электропроводящей кабельной бумаги с электропроводным покрытием на основе технического углерода и связующего. Затем на прессах проводят наложение металлической оболочки из алюминия или его сплавов или свинца или его сплавов или накладывают двухслойную металлическую оболочку, в которой внутренний слой изготавливается из алюминия или его сплавов, а наружный слой - из свинца или его сплавов.

Поверх металлической оболочки может быть дополнительно наложен термический барьер путём обмотки стеклолентой.

После этого накладывается внутренняя оболочка (при наличии брони) из полимерной композиции, соответствующей материалу наружной оболочки (полиэтилен высокого давления), далее на бронемашине на заготовку накладывают броню из двух стальных оцинкованных лент (при её наличии). Наружную оболочку накладывают из полиэтилена высокого давления с указанными характеристиками. Наложение внутренней оболочки и наружной оболочки производят на экструзионной линии.

Изготавливают кабель путем осуществления соответствующих технологических операций, последовательность которых определяется наличием и порядком расположения слоев материалов.

Конструкция кабеля успешно опробована в условиях производства.

Claims (10)

1. Кабель силовой, содержащий скрученные в сердечник токопроводящие жилы с фазной и поясной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом, экран из электропроводящей бумаги по поясной изоляции, металлическую оболочку, слой битума и наружную оболочку, отличающийся тем, что наружная оболочка кабеля выполнена из полиэтилена высокого давления со стойкостью к растрескиванию под напряжением не менее 1000 часов, прочностью при разрыве не менее 13,7 МПа и относительным удлинением при разрыве не менее 600%.

2. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены медными или алюминиевыми.

3. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены круглой или секторной формы.

4. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что токопроводящие жилы выполнены однопроволочными или многопроволочными.

5. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что по токопроводящим жилам дополнительно наложен экран из электропроводящей кабельной бумаги.

6. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что металлическая оболочка выполнена алюминиевой или из сплава алюминия или свинцовой или из сплава свинца.

7. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что металлическая оболочка выполнена двухслойной, в которой внутренний слой изготавливается из алюминия или его сплавов, а наружный слой - из свинца или его сплавов.

8. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что поверх металлической оболочки дополнительно наложен термический барьер.

9. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что поверх скрученных в сердечник токопроводящих жил дополнительно наложена внутренняя оболочка.

10. Кабель силовой по п.9, отличающийся тем, что поверх внутренней оболочки наложена броня.