RU215403U1

RU215403U1 - Power cable for voltage 6-20 kV

Info

Publication number: RU215403U1
Application number: RU2022123547U
Authority: RU
Inventors: Сергей Леонидович Борисов; Сергей Владимирович Горошкин; Егор Олегович Успенский
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель"
Filing date: 2022-09-02
Publication date: 2022-12-12

Abstract

Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, а именно к конструкциям кабелей силовых с секторными жилами на напряжение от 6 до 20 кВ, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках. Кабель силовой на напряжение от 6 до 20 кВ содержит токопроводящие жилы секторной формы, каждая из которых покрыта электропроводящим полимерным экраном по жиле, резиновой изоляцией и электропроводящим полимерным экраном по изоляции. Изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого наложен слой из электропроводящего материала, металлический экран и наружная полимерная оболочка. Изоляция выполнена из высокомодульной этиленпропиленовой резины с прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм² и твёрдостью по Шору шкала А не менее 82. Полезная модель позволяет обеспечить высокую прочность и твёрдость изоляционного слоя из высокомодульной этиленпропиленовой резины. The utility model relates to the cable branch of the electrical industry, namely to the designs of power cables with sector cores for voltages from 6 to 20 kV, intended for the transmission and distribution of electrical energy in stationary installations. Power cable for voltage from 6 to 20 kV contains sector-shaped conductive conductors, each of which is covered with an electrically conductive polymer screen along the core, rubber insulation and an electrically conductive polymer screen along the insulation. Insulated conductors are twisted into a core, on top of which a layer of electrically conductive material is applied, a metal screen and an outer polymeric sheath. The insulation is made of high-modulus ethylene-propylene rubber with a tensile strength of at least 11 N/ ^mm2 and a hardness of Shore A scale of at least 82. The utility model makes it possible to ensure high strength and hardness of the insulating layer of high-modulus ethylene-propylene rubber.

Description

Полезная модель относится к кабельной отрасли электротехнической промышленности, а именно, к конструкциям кабелей силовых с секторными жилами на напряжение от 6 до 20 кВ, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.The utility model relates to the cable branch of the electrical industry, namely, to the designs of power cables with sector cores for voltages from 6 to 20 kV, intended for the transmission and distribution of electrical energy in stationary installations.

Из предшествующего уровня техники известен наиболее близкий аналог (прототип) – это кабель силовой, содержащий 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, отличающийся тем, что металлический экран выполнен из 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% (патент RU № 192506 «Кабель силовой на напряжение 6-20 кВ», М.кл. H01B 9/02, опубликованный 18.09.2019).The closest analogue (prototype) is known from the prior art - it is a power cable containing three sector-shaped copper or aluminum conductive conductors, on top of each of which the first screen from an electrically conductive polymer composition is sequentially superimposed by extrusion, insulation from a cross-linked polyethylene composition or from ethylene-propylene rubber , the second screen is made of an electrically conductive polymer composition, while the insulated wires are twisted into a core, on top of which a fastening layer is successively located, a screen of metal wires connected by a spirally applied metal tape, a separating layer and an extruded outer sheath, characterized in that the metal screen is made of wires made of aluminum alloy, resistant to at least 10 kinks at an angle of 90° from the initial position in both directions, with a tensile strength at a maximum load of 75-170 MPa and a relative elongation at break of 2-20% (patent RU No. 192506 "Kab power spruce for voltage 6-20 kV”, M.cl. H01B 9/02, published 09/18/2019).

Недостатком данной конструкции является материал изоляции. Сшитый полиэтилен, применяемый в конструкции прототипа в качестве изоляции, не обеспечивает достаточной гибкости кабеля, а этиленпропиленовая резина обладает невысокими значениями прочности на разрыв и твёрдости. Указанные характеристики влияют на долговечность кабеля и сложность монтажа кабельной линии. The disadvantage of this design is the insulation material. Cross-linked polyethylene used in the design of the prototype as insulation does not provide sufficient cable flexibility, and ethylene-propylene rubber has low tensile strength and hardness. These characteristics affect the durability of the cable and the complexity of the installation of the cable line.

Задача, на решение которой направлено заявленное техническое решение, заключается в повышении долговечности кабеля с секторными жилами, а также в упрощении монтажа кабельной линии и расширении арсенала силовых кабелей на напряжение от 6 до 20 кВ, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках.The task to be solved by the claimed technical solution is to increase the durability of the cable with sector cores, as well as to simplify the installation of the cable line and expand the arsenal of power cables for voltages from 6 to 20 kV, intended for transmission and distribution of electrical energy in stationary installations.

Данная задача достигается за счёт того, что кабель силовой на напряжение от 6 до 20 кВ обладает совокупностью существенных признаков, не известной из предшествующего уровня техники, а именно, содержит покрытые электропроводящим полимерным экраном по жиле, резиновой изоляцией и электропроводящим полимерным экраном по изоляции токопроводящие жилы секторной формы, скрученные в сердечник, поверх которого наложен слой из электропроводящего материала, металлический экран и наружная полимерная оболочка, а в качестве изоляционного материала содержит высокомодульную этиленпропиленовую резину с прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм² и твёрдостью по Шору (шкала А) не менее 82. This task is achieved due to the fact that a power cable for a voltage of 6 to 20 kV has a set of essential features not known from the prior art, namely, it contains conductive cores covered with an electrically conductive polymer screen along the core, rubber insulation and an electrically conductive polymer screen along the insulation. sector-shaped, twisted into a core, on top of which a layer of electrically conductive material is applied, a metal screen and an outer polymer shell, and as an insulating material it contains high-modulus ethylene-propylene rubber with a tensile strength of at least 11 N / mm ² and Shore hardness (scale A) at least 82.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведённой совокупностью признаков, является создание технического решения, альтернативного известному, выбранному в качестве прототипа. Отличительной особенностью заявляемого технического решения является повышенная долговечность кабеля силового с секторными жилами на напряжение от 6 до 20 кВ и упрощение монтажа кабельной линии, что обеспечивается высокой прочностью и твёрдостью изоляционного слоя из высокомодульной этиленпропиленовой резины. Каждый из указанных существенных признаков влияет на получение данного технического результата, а именно, изготовление токопроводящих жил секторной формы и скрутка их в сердечник в совокупности с применением высокомодульной этиленпропиленовой резины с прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм² и твёрдостью по Шору (шкала А) не менее 82 в качестве изоляции позволяет увеличить надёжность и долговечность кабеля силового на напряжение от 6 до 20 кВ без увеличения габаритов. Прочность и твёрдость изоляции обеспечивают её целостность и стойкость к продавливанию при эксплуатации кабеля, в связи с чем указанные параметры имеют высокое значение для сохранения эксплуатационных свойств в течение всего срока службы кабельного изделия. В случае прокладки кабельной линии сложной конфигурации более мягкая изоляция, например, из этиленпропиленовой резины, может продавливаться проволоками металлического экрана, что ведёт к ухудшению электрических параметров изоляционного слоя. Наличие двух полимерных экранов и одного металлического позволяет использовать кабель при напряжениях от 6 до 20 кВ. Слой электропроводящего материала поверх скрученных в сердечник жил обеспечивает защиту полимерного экрана от механического повреждения при наложении металлического экрана. The technical result provided by the above set of features is the creation of a technical solution alternative to the known one chosen as a prototype. A distinctive feature of the proposed technical solution is the increased durability of the power cable with sector cores for voltages from 6 to 20 kV and the simplification of the installation of the cable line, which is ensured by the high strength and hardness of the insulating layer of high-modulus ethylene-propylene rubber. Each of these essential features affects the production of this technical result, namely, the manufacture of sector-shaped conductive conductors and their twisting into a core in conjunction with the use of high-modulus ethylene-propylene rubber with a tensile strength of at least 11 N/mm ² and Shore hardness (scale A ) not less than 82 as insulation allows to increase the reliability and durability of the power cable for voltage from 6 to 20 kV without increasing the dimensions. The strength and hardness of the insulation ensure its integrity and resistance to bursting during cable operation, and therefore these parameters are of high importance for maintaining operational properties throughout the entire service life of the cable product. In the case of laying a cable line of complex configuration, softer insulation, for example, from ethylene-propylene rubber, can be pressed through by the wires of a metal screen, which leads to a deterioration in the electrical parameters of the insulating layer. The presence of two polymer screens and one metal screen allows the use of the cable at voltages from 6 to 20 kV. A layer of electrically conductive material over the strands twisted into a core protects the polymer screen from mechanical damage when a metal screen is applied.

Заявляемая конструкция кабеля силового на напряжение от 6 до 20 кВ содержит токопроводящие жилы секторной формы из меди или алюминия, поверх которых может быть наложена обмотка из электропроводящих полимерных лент. На токопроводящие жилы последовательно наложены внутренний электропроводящий полимерный экран, изоляция и наружный электропроводящий полимерный экран. Указанные экраны выполнены из электропроводящей резины или электропроводящей сшиваемой композиции. Изоляция выполнена из высокомодульной этиленпропиленовой резины, обладающей прочностью на разрыв не менее 11 Н/мм² и твёрдостью по Шору (шкала А) не менее 82. Изолированные жилы скручены в сердечник с заполнением внутреннего промежутка жгутом профилированным, или выполненным из мягкого материала, который при скрутке заполняет внутренний промежуток. Наружные пустоты скрученных жил могут быть заполнены полимерными жгутами или нитями. Поверх скрученных жил методом обмотки наложен слой из лент электропроводящего материала. Металлический экран выполнен из меди, алюминия или алюминиевого сплава, в виде проволок, скреплённых спирально наложенной лентой или пасмой из проволок. В металлический экран могут быть встроены распределённые между проволок волоконно-оптические модули, служащие в качестве датчика температуры. Поверх экрана методом обмотки может быть наложен разделительный слой из ленты крепированной или кабельной бумаги, или пропиленовой ленты, или ленты нетканого полотна, или прорезиненной ткани или огнезащитной ленты. В случае бронированного кабеля, поверх разделительного слоя методом экструзии наложена внутренняя оболочка, подушка под броню из материалов оболочки, броня из металлических лент или проволок, при этом поверх внутренней оболочки может быть наложена огнезащитная лента, подушка под броню может быть наложена поверх ламинированной алюмополимерной ленты, поверх брони может быть наложена стеклолента, лента из полимерного или волокнистого материала, или выпрессованный термический барьер. Наружная оболочка, как и внутренняя, в случае её наличия, наложена методом экструзии и выполнена, в зависимости от условий применения, из резины, полиэтилена, поливинилхлорида или полимерной композиции, при этом оболочка может не содержать галогенов, не распространять горение, обладать пониженной пожароопасностью, быть в холодостойком исполнении, иметь стойкость к навиванию при низкой температуре. В случае кабеля в герметизированном исполнении в конструкции присутствуют водоблокирующие элементы, такие как водоблокирующие нити или ленты по жиле, в пустотах между скрученными жилами, поверх электропроводящего полимерного экрана, в качестве разделительного слоя с дополнительным наложением ламинированной алюмополимерной ленты, поверх внутренней оболочки может быть наложена ламинированная алюмополимерная лента с выпрессованной подушкой под броню из полиэтилена.The claimed design of a power cable for voltages from 6 to 20 kV contains sector-shaped conductive conductors made of copper or aluminum, over which a winding of conductive polymeric tapes can be applied. An internal electrically conductive polymer screen, insulation and an outer electrically conductive polymer screen are successively superimposed on the conductive cores. Said screens are made of electrically conductive rubber or electrically conductive crosslinkable composition. The insulation is made of high-modulus ethylene-propylene rubber with a tensile strength of at least 11 N/ ^mm2 and a Shore hardness (scale A) of at least 82. twist fills the inner gap. The outer voids of twisted cores can be filled with polymer bundles or threads. A layer of tapes of electrically conductive material is applied over the twisted cores by winding. The metal screen is made of copper, aluminum or aluminum alloy, in the form of wires fastened with a spirally applied tape or a skein of wires. Fiber optic modules distributed between the wires can be embedded in the metal screen, serving as a temperature sensor. A separating layer of crepe or cable paper tape, or propylene tape, or non-woven fabric tape, or rubberized fabric tape or flame retardant tape, can be applied over the screen by winding. In the case of an armored cable, an inner sheath is extruded over the separating layer, an armor pad made of sheath materials, armor made of metal tapes or wires, while a fire-retardant tape can be applied over the inner sheath, an armor pad can be applied over a laminated aluminopolymer tape, glass tape, a tape of polymeric or fibrous material, or an extruded thermal barrier can be applied over the armor. The outer shell, as well as the inner one, if any, is applied by extrusion and is made, depending on the conditions of use, of rubber, polyethylene, polyvinyl chloride or a polymer composition, while the shell may not contain halogens, do not spread combustion, have a reduced fire hazard, be cold-resistant, have resistance to winding at low temperatures. In the case of a cable in a sealed version, the design contains water-blocking elements, such as water-blocking threads or tapes along the core, in the voids between the twisted cores, over an electrically conductive polymer screen, as a separating layer with an additional overlay of a laminated aluminum polymer tape, a laminated tape can be applied over the inner sheath. aluminopolymer tape with a pressed-out pad for polyethylene armor.

Изготовление кабеля осуществляется на базе известного кабельного оборудования и стандартных технологий. Процесс изготовления включает такие операции, как волочение проволоки на волочильных машинах, скрутку токопроводящей жилы на крутильных машинах для скрутки токопроводящих жил. Изоляция, электропроводящие полимерные экраны и оболочки накладываются на экструзионном оборудовании.Cable manufacturing is carried out on the basis of well-known cable equipment and standard technologies. The manufacturing process includes such operations as wire drawing on drawing machines, twisting of the conductive core on twisting machines for twisting the conductive cores. Insulation, electrically conductive polymer screens and sheaths are applied on extrusion equipment.

Claims

1. Power cable for voltage from 6 to 20 kV, containing sector-shaped conductive conductors, each of which is covered with an electrically conductive polymer screen along the conductor, rubber insulation and an electrically conductive polymer screen along the insulation, while the insulated conductors are twisted into a core, on top of which a layer of electrically conductive material, a metal screen and an outer polymer shell, characterized in that the insulation is made of high-modulus ethylene-propylene rubber with a tensile strength of at least 11 N / mm ² and a Shore A hardness of at least 82.

2. Cable according to claim 1, characterized in that it contains an inner polymer sheath.

3. Cable according to claim 2, characterized in that it contains metal armor.

4. Cable according to any one of paragraphs. 1-3, characterized in that it contains thermal barriers along the metal screen and along the inner shell.

5. Cable according to any one of paragraphs. 1-4, characterized in that it contains sealing elements.