RU214255U1 - Силовой пожаробезопасный кабель с двухслойной бумажной изоляцией - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, не распространяющих горение, пожаробезопасных, с пропитанной бумажной изоляцией. Кабели предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электроустановках переменного тока. Кабель силовой с увеличенной длительно допустимой температурой нагрева токопроводящих жил, не распространяющий горение при групповой прокладке, пониженной пожароопасности, содержащий скрученные в сердечник токопроводящие жилы с фазной и поясной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой многослойным микропористым полимерным покрытием с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадания не менее 105°С и кинематической вязкостью не более 45 мм²/с, металлическую оболочку, внутреннюю и наружную оболочки. Наружная оболочка кабеля выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением, кислородным индексом не менее 35%, количеством выделяющегося при горении хлористого водорода не более 14% при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала защитного шланга более 40 г/мм³ и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%. Техническим результатом выполнения кабеля в данном конструкторском решении является получение кабеля, удовлетворяющего требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке по категории «А» с длительно-допустимыми токовыми нагрузками на токопроводящих жилах. 11 з.п. ф-лы.

Description

Область техники, к которой относится полезная модель

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых кабелей, не распространяющих горение, пожаробезопасных, 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 эксплуатации в условиях повышенной пожароопасности и взрывоопасности, соответствующих требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке, 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, в подземных выработках и на ряде других объектов, на которых уделяется повышенное внимание пожаробезопасности.

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 исполнения кабель содержит экран поверх 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 пожаробезопасности кабеля по нераспространению горения при групповой прокладке и требований по экологической безопасности. В известном техническом решении задачей прототипа являлась 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 обеспечивает достаточный уровень пожаробезопасности кабеля по нераспространению горения при групповой прокладке. В заявляемой полезной модели полимерным материалом для наружной оболочки и для внутренней оболочки (в частных случаях исполнения) является поливинилхлоридный пластикат пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением.

Раскрытие полезной модели

Задача, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, заключается в разработке кабеля, соответствующего требованиям экологической и пожарной безопасности при длительно-допустимых токовых нагрузках на токопроводящих жилах.

Достигается поставленная задача тем, что кабель силовой с увеличенной длительно допустимой температурой нагрева токопроводящих жил, не распространяющий горение при групповой прокладке, пониженной пожароопасности, содержит скрученные в сердечник токопроводящие жилы с фазной и поясной изоляцией, выполненной из бумаги с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, покрытой многослойным микропористым полимерным покрытием и пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадания не менее 105°С и кинематической вязкостью не более 45 мм²/с, металлическую оболочку, внутреннюю и наружную оболочку, выполненную из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением, кислородным индексом не менее 35% и количеством выделяющегося при горении хлористого водорода не более 14% при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала защитного шланга более 40 г/мм³ и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%. Токопроводящие жилы кабеля могут быть медными или алюминиевыми или из алюминиевого сплава, круглой или секторной формы, однопроволочными или многопроволочными, по токопроводящим жилам и поверх поясной изоляции дополнительно могут быть наложены экраны из электропроводящей кабельной бумаги, металлическая оболочка может быть выполнена из свинца или алюминия или сплавов свинца или алюминия, также металлическая оболочка может быть выполнена двухслойной. Поверх внутренней оболочки может быть наложена броня, а поверх металлической оболочки - термический или огнестойкий барьер.

Техническим результатом выполнения кабеля в данном конструкторском решении, является получение экологичного, пожаробезопасного силового кабеля с длительно-допустимыми токовыми нагрузками на токопроводящих жилах, удовлетворяющего требованиям по нераспространению горения при групповой прокладке по категории «А» с пониженным дымо- и газовыделением за счёт совокупности свойств используемых материалов.

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/с позволяет обеспечить надёжную изоляцию токопроводящих жил кабеля при повышении нагрева токопроводящих жил до температуры не менее 90°С при длительно-допустимых нагрузках на токопроводящие жилы в течение длительного времени, которые возможно увеличить для силовых кабелей с указанной бумажной изоляцией на напряжение 1 и 6 кВ до 10%, для кабелей на напряжение 10 кВ и выше - до 15-20%. Применение термостойкой пропитанной кабельной бумаги с указанными характеристиками и с покрытием пленкой из полимерного материала вместо обычной 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. То есть бумажная изоляция с использованием термостойкой бумажной основы, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом с указанными характеристиками, и полимерного пористого слоя обладает увеличенной электрической прочностью за счёт повышения напряжённости электрического поля, происходит повышение электрического сопротивления изоляции кабеля на напряжение 6 и 10 кВ до 800 МОм/км, следовательно, при использовании данной изоляции исключается пожарная ситуация из-за пробоя изоляции, пробивное напряжение кабеля увеличивается в 1,5-2 раза. Бумажная изоляция с указанными характеристиками защищает конструкцию кабеля изнутри, повышая общую пожаробезопасность кабеля, т.к. пожаробезопасность кабеля зависит от материалов, применяемых в конструкции кабеля. Кроме того, для решения поставленной технической задачи необходимо обеспечить пожаробезопасность кабеля при работе в зонах с повышенной пожароопасностью (внешним воздействием пламени).

Экологическая и пожарная безопасность кабеля обеспечивается применяемыми материалами оболочек и выполнением требований пожарной безопасности по ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». Так, наружная оболочка кабеля выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением, кислородным индексом не менее 35%. Кислородный индекс - одна из характеристик пожаробезопасности материала. О пожарной и экологической безопасности кабеля согласно ГОСТ 31565-2012 свидетельствуют также такие характеристики материала наружной оболочки, как количество выделяющегося при горении хлористого водорода (не более 14%) при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала наружной оболочки более 40 г/мм³ и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%. Металлическая оболочка кабеля служит для защиты кабеля от механических повреждений, проникновения влаги и открытого пламени при пожаре, т.е. также является дополнительной защитой кабеля при пожароопасной обстановке, обеспечивающей данному кабелю в сочетании с другими признаками необходимый уровень пожаробезопасности.

Испытания силового кабеля на требования пожарной безопасности показали, что: при испытании по ГОСТ IEC 61034-2 на дымообразование при горении и тлении кабелей не приводит к снижению светопроницаемости в испытательной камере более чем на 50%. Значение показателей коррозионной активности продуктов дымогазовыделения при горении и тлении:

- количество выделяемых газов галогенных кислот в пересчёте на НСl, не более 140,0 мг/г.

Эти данные удовлетворяют требованиям ГОСТ 31565 и определяют отношение данных силовых кабелей к классу пожарной опасности П1б.8.1.2.1, П1б8.1.2.2 для групповой прокладки с учётом нагрузки кабелей во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах.

Таким образом, использование в силовом кабеле указанной конструкции фазной и поясной пропитанной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой микропористым полимерным слоем с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадания не менее 105°С с кинематической вязкостью не более 45 мм²/с (например, СКДн) в сочетании с наружной оболочкой кабеля, выполненной из поливинилхлоридного пластиката с указанными характеристиками (например, поливинилхлоридный пластикат пониженной пожароопасности типа ППО 30-35) приводит к получению силового кабеля соответствующего требованиям пожаробезопасности по нераспространению горения при групповой прокладке по категории «А» в соответствии с ГОСТ 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности». При этом каждый из признаков является необходимым для достижения указанного технического результата, а совокупность существенных признаков достаточна для достижения обеспечиваемого полезной моделью технического результата.

Осуществление полезной модели

Кабель силовой, не распространяющий горение, на напряжение до 35кВ содержит три или четыре изолированные медные или алюминиевые токопроводящие жилы. Четырёхжильные кабели имеют все жилы равного сечения или одну жилу (нулевую) меньшего сечения. Токопроводящие жилы могут быть круглой или секторной формы, однопроволочные или многопроволочные. Для изготовления токопроводящей жилы кабеля используют медную или алюминиевую катанку. На токопроводящие жилы силовых кабелей напряжением выше 6 кВт дополнительно может быть наложен экран из электропроводящей кабельной бумаги с электропроводным покрытием на основе технического углерода и связующего для дополнительной защиты от помех. 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, состоящего из бумажной основы и многослойного полимерного покрытия с длительно допустимой рабочей температурой 100°С, с электрической прочностью не менее 80 кВ/мм при переменном напряжении частотой 50 Гц, пропитанную нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадания не менее 105°С, с кинематической вязкостью не более 45 мм²/с на основе электроизоляционного масла, пропитку изоляции осуществляют известным в кабельной промышленности способом. Затем заготовку подвергают сушке. Поверх фазной изоляции каждой жилы может быть наложен полупроводящий экран из электропроводящей кабельной бумаги с электропроводным покрытием на основе технического углерода и связующего. Затем изолированные (экранированные) жилы скручивают в сердечник с заполнением промежутков между жилами бумажными жгутами или жгутами из кабельной пряжи. 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 каплепадания не менее 105°С и с кинематической вязкостью не более 45 мм²/с на основе электроизоляционного масла, пропитку изоляции осуществляют известным в кабельной промышленности способом. Затем заготовку подвергают сушке. Поверх поясной изоляции может быть наложен 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, либо огнестойкий барьер путём обмотки слюдяной лентой на стандартном оборудовании, по стандартной технологии кабельной промышленности. Затем накладывается внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности и далее на бронемашине на заготовку накладывают броню из двух стальных оцинкованных лент (при её наличии). Наружную оболочку накладывают из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности 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 (12)

1. Кабель силовой с увеличенной длительно допустимой температурой нагрева токопроводящих жил, не распространяющий горение при групповой прокладке, пониженной пожароопасности, содержащий скрученные в сердечник токопроводящие жилы с фазной и поясной изоляцией, выполненной из бумаги, покрытой многослойным микропористым полимерным покрытием с длительно допустимой рабочей температурой не менее 100°С, пропитанной вязким нестекающим диэлектрическим составом с температурой каплепадания не менее 105°С и кинематической вязкостью не более 45 мм²/с, металлическую оболочку, внутреннюю и наружную оболочки, отличающийся тем, что наружная оболочка кабеля выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с пониженным дымо- и газовыделением, кислородным индексом не менее 35%, количеством выделяющегося при горении хлористого водорода не более 14% при значении эквивалентного показателя токсичности продуктов горения полимерного материала защитного шланга более 40 г/мм³ и снижении светопроницаемости при дымообразовании в процессе горения и тления не более 50%.

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

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 с электропроводным покрытием на основе технического углерода и связующего.

6. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что поверх поясной изоляции дополнительно наложен экран из электропроводящей кабельной бумаги с электропроводным покрытием на основе технического углерода и связующего.

7. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что металлическая оболочка выполнена алюминиевой, или из алюминиевого сплава, или свинцовой, или из свинцового сплава.

8. 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.

9. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что изолированные токопроводящие жилы скручены в сердечник с заполнением промежутков между жилами бумажными жгутами или жгутами из кабельной пряжи.

10. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что поверх внутренней оболочки наложена броня.

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

12. Кабель силовой по п.1, отличающийся тем, что по металлической оболочке дополнительно наложен огнестойкий барьер в виде слюдяной ленты.