Кабель силовой

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к силовым кабелям на напряжение 6 кВ и выше. В кабеле поверх токопроводящей жилы последовательно наложены первый полимерный электропроводящий экран, полимерная изоляция, второй полимерный электропроводящий экран, металлический экран и защитная оболочка. Изоляция выполнена из химически сшитого полиэтилена низкой плотности, содержащего 0,1-5 мас.% нанонаполнителя из оксида кремния или оксида кремния, обработанного соединениями силана.

Технический результат - увеличение электрической прочности и срока эксплуатации кабеля.

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией и защитной оболочкой, предназначенных для передачи электрической энергии при переменном напряжении 6 кВ и выше частотой 50 Гц.

Известен силовой кабель на напряжение 64/110 кВ частотой 50 Гц, имеющий токопроводящую жилу, полимерный электропроводящий экран по жиле, изоляцию из полиэтиленовой композиции, полимерный электропроводящий экран по изоляции, металлический экран, и защитную оболочку (Информационно-технический сборник «Изделия кабельные» т.1, ч.1, с 219, Москва, ОАО «ВНИИКП», 2009).

Известно, что основными механизмами разрушения полимерной кабельной изоляции, работающей при средних и высоких напряжениях, является развитие электрических триингов (Известия Академии электротехнических наук РФ, 2, август 2009, с.11-20) и водных триингов (Э.Т.Ларина, Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии., М, Энергоатомиздат, 1996, с.65-69).

Указанный кабель имеет недостаточно высокую стойкость к зарождению и развитию данных повреждений, что приводит к снижению электрической прочности изоляции кабеля, сокращению срока ее службы. Поставленная задача заключалась в разработке конструкции силового кабеля, имеющего повышенную стойкость к зарождению и развитию водных и электрических триингов, а следовательно более высокую электрическую прочность и длительный срок эксплуатации.

Технический результат достигается тем, что в кабеле силовом на напряжение 6 кВ и выше, содержащем токопроводящую жилу и последовательно нанесенные на нее первый полимерный электропроводящий экран, полимерную изоляцию, второй полимерный электропроводящий экран, металлический экран, защитную оболочку, полимерная изоляция выполнена из химически сшитого полиэтилена низкой плотности, содержащего нанонаполнитель из оксида кремния или оксида кремния, обработанного соединениями силана. В частности, оксид кремния может быть обработан 3-окси-винилсиланом.

Содержание нанонаполнителя в химически сшитом полиэтилене низкой плотности составляет предпочтительно 0,1-5 мас.%.

Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан силовой кабель в разрезе.

Кабель содержит токопроводящую жилу 1, первый полимерный экран 2, полимерную изоляцию из полиэтиленовой композиции с нанонаполнителем, имеющую повышенную стойкость к росту водных и электрических триингов 3, второй полимерный экран 4, металлический экран 5, защитную оболочку 6.

Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.

Под наполнителями понимают вещества, которые вводят в полимерные материалы для придания им различных специфических свойств и снижения их стоимости. Размеры частиц наполнителя варьируются в широком диапазоне значений от нескольких мкм до 300 мкм (Энциклопедия полимеров, т.2, изд. "Советская энциклопедия", 1974, с.343).

Применяемый в данном техническом решении нанонаполнитель представляет собой порошок неорганического материала с размерами частиц в диапазоне от нескольких нм до 100 нм (Российский химический журнал, 2002, т.XLVI, 5, с.50-56).

Токопроводящая жила изготавливается из алюминиевой или медной проволоки. Полимерные композиции для экранов, изоляции, нанонаполнитель из оксида кремния выпускаются промышленно. Защитная оболочка изготавливается из традиционных для этих целей материалов - пластмассы или металла.

Технология изготовления кабеля является традиционной для этого типа изделий и сводится к следующему. На токопроводящую жилу методом экструзии на промышленном оборудовании накладываются все полимерные элементы конструкции. Наложение проволок экрана осуществляется методом обмотки.

Образцы изготовленные из предлагаемого кабеля силового и известного кабеля были испытаны на стойкость к развитию водных и электрических триингов.

Для испытаний на стойкость к развитию водных триингов образцы представляли собой фрагменты кабельной изоляции толщиной около 3 мм, в которых была сформирована полость, заполнявшаяся электролитом (0,3N NaCl). Расстояние между полостью, на которую подавалось испытательное напряжение 12 кВ 50 Гц и заземляющим электродом составляло 1,5 мм. В таблице 1 представлены значения средних по 10-ти образцам длин водных триингов и количество образцов, выдержавших испытания при различной продолжительности выдержки под напряжением.

Таблица 1
Средние значения длин водных триингов и количество образцов, выдержавших испытания
	Длительность испытаний, час
3000	5300	9000
Длина водного триинга, мкм	Известный кабель	150	190 (из 10-ти испытуемых 5 образцов пробилось)	из 10-ти испытуемых образцов все пробились
Предлагаемый кабель	45	70	90

Для испытаний на стойкость к зарождению электрических триингов образцы представляли собой фрагменты кабельной изоляции толщиной около 1,5 мм, в которые вводился микроэлектрод в виде иглы с радиусом закругления 1 мкм. Межэлектродное расстояние составляло 5 мм. В таблице 2 представлены средние значения по 10 образцам напряжения зарождения электрических триингов и длины за время испытаний 30 мин.

Таблица 2
Средние значения напряжения зарождения и длины электрических триингов
	Напряжение зарождения электрического триинга, кВ	Длина электрического триинга, мкм
Известный кабель	5,1	480
Предлагаемый кабель	6,4	390

Таким образом, предлагаемый кабель имеет более высокую стойкость к развитию водных и электрических триингов, что приводит к увеличению его электрической прочности и срока эксплуатации.

1. Кабель силовой на напряжение 6 кВ и выше, содержащий токопроводящую жилу и последовательно наложенные на нее первый полимерный электропроводящий экран, полимерную изоляцию, второй полимерный электропроводящий экран, металлический экран, защитную оболочку, отличающийся тем, что полимерная изоляция выполнена из химически сшитого полиэтилена низкой плотности, содержащего нанонаполнитель из оксида кремния или из оксида кремния, обработанного соединениями силана.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что содержание нанонаполнителя в химически сшитом полиэтилене низкой плотности составляет 0,1-5 мас.%.