Кабель силовой однофазный на переменное высокое напряжение

Предлагаемая полезная модель относится к кабельной промышленности, а именно, к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для использования в распределительных сетях электрической энергии на напряжение от 60 до 220 кВ переменного тока частотой 50 Гц. Целью данной полезной модели является создание такой конструкции однофазного силового кабеля на высокое переменное напряжение, которая бы позволила снизить потери энергии в самом кабеле, значительно улучшить его эксплуатационные свойства, а именно, надежность и степень защиты от механических воздействий при прокладке в различных грунтах, включая прокладку через водные переходы Для этого предлагается применить в качестве брони, защищающей кабель от осевых и радиальных воздействий, бронепроволоки из немагнитного материала, а именно, из алюминиевого сплава.

Предлагаемая полезная модель относится к кабельной промышленности, а именно, к конструкциям силовых кабелей, предназначенных для использования в распределительных сетях электрической энергии на напряжение от 60 до 220 кВ переменного тока частотой 50 Гц.

В качестве прототипа взяты кабели силовые маслонаполненные низкого и среднего давления на напряжение 110 и 220 кВ марок МНСК и МССК, изложенные в книге «Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии» автора Лариной Э.Т, изданной «Энергоатомиздатом» Москва 1996 г. Кабели содержат: алюминиевую или медную токопроводящую жилу, экран по жиле из обмотки электропроводящей бумаги, изоляцию из обмотки бумажными лентами, экрана по изоляции из обмотки электропроводящими лентами, оболочку из свинца, упрочняющий слой из синтетических и 2-х медных лент (только для кабелей на напряжение 220 кВ), подушку под броню, броню из стальных оцинкованных проволок, разделенных 4-мя или более медными проволоками такого же диаметра на равные промежутки, защитные покровы из чередования слоев битума, лент ПВХ, кабельной пряжи и мелового покрытия.

Конструкции данных однофазных кабелей, принятых за прототип, соответствуют требованиям к кабелям для прокладки в условиях, когда на кабель действуют как радиальные, так и осевые растягивающие нагрузки. Однако, применение в качестве брони стальных (ферромагнитных) проволок неизбежно приводит к потерям передаваемой мощности в самом бронепокрове. Разделение бронепокрова медными проволоками лишь снижает, но не исключает потери. В зависимости от способа соединения бронепокрова с бронепокровами других фаз и их заземления, величина тока, в бронепокрова может достигать 80% от тока по жиле кабеля. (Источник информации: «Основы кабельной техники» авторов Привезенцева В.А, Гроднева И.И, Холодного С.Д, Рязанова И.Б). Кроме того, наведение значительной э.д.с. в бронепокрове может представлять опасность для людей в случае нарушения защитных покровов.

Дополнительным недостатком прототипа является применение в данном силовом кабеле свинцовой оболочки, выполняющей функцию металлического экрана и герметизирующей оболочки. Такая оболочка обладает низкой термостойкостью, что приводит к недостаточной надежности кабеля.

Целью данной полезной модели является создание такой конструкции однофазного силового кабеля на высокое переменное напряжение, которая бы позволила свести к минимуму потери в бронепокрове, при соответствии кабеля требованиям по защите от радиальных и осевых механических воздействий при прокладке в различных условиях и грунтах, повысить его эксплуатационные свойства.

Для достижения поставленной цели предлагается кабель силовой однофазный на высокое переменное напряжение, включающий: токопроводящую уплотненную жилу из медных или алюминиевых проволок; внутренний электропроводящий экран по жиле из полимерной композиции; изоляцию из сшитого полиэтилена; электропроводящий экран по изоляции из полимерной композиции; далее на кабель накладываются защитные покровы, которые в зависимости от условий прокладки могут быть различными.

Вариант 1. При прокладке кабеля в сухих производственных сооружениях с возможностью механических воздействий на кабель: слой из электропроводящей бумажной или полимерной ленты; металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой; разделительный слой, из электропроводящих бумажных или полимерных лент; внутренняя оболочка из поливинилхлоридного пластиката; бронепокров из проволок алюминиевого сплава; наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката.

Вариант 2. При прокладке кабеля в сухих производственных помещениях с возможными механическими воздействиями на кабель и требованиями по нераспространению горения при групповой прокладке: слой из обмотки бумажной или полимерной ленты; металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой; внутренняя оболочка из полимерной композиции пониженной пожарной опасности с заполнением межпроволочного пространства металлического экрана; бронепокров из повива проволок из алюминиевого сплава; наружная оболочка из поливинилхлхлоридной композиции пониженной пожарной опасности.

Вариант 3. При прокладке кабеля в почве, с возможным механическим воздействием:

слой из обмотки электропроводящей водоблокирующей ленты; металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой; обмотка водоблокирующей лентой; внутренняя оболочка из полиэтилена; бронепокров из повива проволок алюминиего сплава; наружная оболочка из полиэтилена высокой плотности.

Вариант 4. При прокладке кабеля в сырых и заболоченных почвах, а также в воде:

слой обмотки из электропроводящей водоблокирующей ленты; металлический экран из повива медных проволок, скрепленных медной лентой; слой из электропроводящей водоблокирующей ленты, поверх которой продольно с перекрытием краев и склейкой их наложена алюмополимерная лента; внутренняя оболочка из полиэтилена; бронепокров из круглых проволок алюминиего сплава; наружная оболочка из полиэтилена высокой плотности.

Дополнительным отличием во всех 4х вариантах предлагаемого кабеля является то, что поверх брони может быть наложен разделительный слой из 1-2 полимерных лент, например, из полипропиленовых лент.

В рассматриваемой полезной модели предлагается применить в качестве брони, защищающей кабель от осевых и радиальных воздействий, бронепроволоки из немагнитного материала, а именно, из алюминиевого сплава. Алюминиевый сплав с присадками магния, кремния, железа, оставаясь немагнитным материалом, приобретает почти вдвое большую прочность на разрыв (не менее 295 МПа) по сравнению с электротехническим алюминием, высокую коррозионную стойкость и стойкость к ползучести. При этом плотность сплава остается такой же, как у электротехнического алюминия - 2,7 г/ см³.

Такое сочетание свойств алюминиевого сплава позволяет использовать его в качестве бронепроволок в защитных покровах однофазных кабелей высокого напряжения вместо стальных оцинкованных бронепроволок при прокладке кабелей в земле с подвижными грунтами, либо на трассах, где возможны осевые растягивающие усилия, а также при прокладке через водные участки.

На фиг.1 изображен предлагаемый кабель силовой в разрезе, где:

1. круглая токопроводящая жила из алюминиевых или медных проволок, уплотненная,

2. экран по жиле из электропроводящего полиэтилена,

3. изоляция из сшитого полиэтилена

4. экран по изоляции из электропроводящего полиэтилена,

5. слой из лент электропроводящей бумаги или электропроводящей водоблокирующей ленты,

6. металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой

7. разделительный слой, состоящий либо из бумажных или полимерных лент, либо водоблокирующих лент, либо из электропроводящих водоблокирующих лент и алюмополимерной ленты, наложенной продольно с перекрытием и свариванием краев перекрытого участка

8. внутренняя оболочка из полимерного материала,

9. броня из круглой проволоки из алюминиевого сплава

10. разделительный слой из полимерных лент,

11. оболочка из полимерной композиции.

Силовой кабель, изготовленный в соответствии с предлагаемой конструкцией, обладает высокой устойчивостью к продольным и осевым растягивающим нагрузкам и может быть использован при прокладке кабельных линий в земле с подвижными грунтами или на трассах где возможны осевые растягивающие усилия, включая участки с водными переходами.

Для производства бронированного кабеля предполагается использовать традиционное оборудование имеющееся на ОАО «СЕВКАБЕЛЬ»:

- скрутка круглых токопроводящих уплотненных жил из алюминия и меди осуществляется на фонарных крутильных машинах,

- наложение экрана по жиле, изоляции из сшитого полиэтилена и экрана по изоляции производится одновременно на наклонной экструзионной линии,

- наложение слоя из электропроводящей бумаги, экрана из медных проволок, скрепленных медной лентой, разделительного слоя из водоблокирующих лент - на специальной экранировочной машине,

- продольное наложение алюмополимерной ленты и внутреннего слоя из полимерной композиции - на эктрузионной линии,

- наложение брони из круглых проволок алюминиевого сплава и разделительного слоя - на универсальной крутильной машине «драмтвистер»,

- наложение наружной оболочки из полимерной композиции - на экструзионной линии.

Материалы, применяемые в производстве данного кабеля:

- алюминиевая или медная проволока,

- медная лента,

- электропроводящий сшивающийся полиэтилен,

- пироксидносшиваемый полиэтилен,

- ленты электропроводящей бумаги,

- водоблокирующие ленты,

- ламинированная алюмополимерная лента,

- полиэтилен высокой плотности, полиэтилен низкой плотности,

- проволока из алюминиевого сплава.

1. Кабель силовой однофазный на высокое переменное напряжение 60-110-220 кВ, включающий:

токопроводящую жилу из медных или алюминиевых проволок, уплотненную,

экран по жиле из электропроводящей полимерной композиции,

изоляцию из сшитого полиэтилена,

электропроводящий экран по изоляции из полимерной композиции,

слой из электропроводящей ленты,

экран из медных проволок, скрепленных медной лентой,

разделительный слой из бумажных или полимерных лент,

внутреннюю оболочку из полимерного материала,

бронепокров,

наружную оболочку,

отличающийся тем, что броня выполнена из круглых проволок из немагнитного металла, например алюминиевого сплава, а наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что внутренняя и наружная оболочки выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, причем внутренняя оболочка накладывается на экранные проволоки с заполнением междупроволочного пространства.

3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что на электропроводящий экран по изоляции наложен слой из электропроводящей водоблокирующей ленты, а по экрану из медных проволок - разделительный слой из водоблокирующей ленты, причем внутренняя оболочка выполнена из полиэтилена низкой плотности, а наружная оболочка - из полиэтилена высокой плотности.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что на электропроводящий экран по изоляции нанесен слой из электропроводящей водоблокирующей ленты, а по экрану из медных проволок - разделительный слой, выполненный из электропроводящей водоблокирующей ленты, поверх которой продольно наложена алюмополимерная лента с перекрытием краев и их склеиванием, причем внутренняя оболочка выполнена из полиэтилена низкой плотности, а наружная оболочка из полиэтилена высокой плотности.

5. Кабель по пп.1-4, отличающийся тем, что по бронепокрову накладывается разделительный слой из 1-2 полимерных лент, например полипропиленовых.