Кабель силовой
Полезная модель направлена на уменьшение габаритных размеров кабеля за счет уменьшения его диаметра и массы при сохранении всех электротехнических свойств кабеля. Технический результат полезной модели обеспечивается за счет того, что в силовом кабеле, включающим три токопроводящие жилы, каждая из которых содержит последовательно наложенные экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, и экструдированную полимерную оболочку, токопроводящие жилы выполнены секторной формы, после наложения на каждую жилу экструдированных экранов и изоляции, на скрученные между собой жилы накладывают электропроводящую ленту, металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой или пасьмой и разделительный слой из лент. 2 илл, 1 н.п.ф.
Полезная модель относится к кабельной технике, к конструкциям кабелей силовых с изоляцией из сшитого полиэтилена в пластмассовой оболочке, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электрических установках при переменном напряжении 10 и 20 кВ частотой 50 Гц при температуре окружающей среды от минус 40°С до плюс 50°С, при относительной влажности воздуха до 98% при температуре плюс 35°С.
Ближайшим аналогом является кабель силовой на напряжение 10 и 20 кВ с тремя медными или алюминиевыми токопроводяшими жилами круглой формы, по каждой жиле накладывается экструзией электропроводящий экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, по экрану накладывается экструзией изоляция из композиции сшитого полиэтилена, поверх изоляции - второй экран из электропроводящей сшитой композиции, поверх электропроводящего экструдированного экрана на каждую жилу накладываются - слой из электропроводящих лент, поверх электропроводящих лент накладывается металлический экран из наложенных повивом медных проволок, скрепленных медной лентой, на скрученный из трех экранированных жил сердечник накладывается экструзией заполнение пространства между жилами из высоконаполненной полимерной композиции, в зависимости от конструкции и назначения кабеля может быть наложена внутренняя оболочка из экструдированной полимерной композиции, броня из стальной ленты и оболочка из экструдированной полимерной композиции см., кабели по стандарту МЭК 60502-2: 2005 «Кабели силовые с экструдированной изоляцией и арматура к ним на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)». Часть 2. Кабели на номинальное напряжение от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ).
Одним из недостатков такого кабеля является его большие габаритные размеры и большая масса, что представляет значительные проблемы при прокладке и монтаже кабелей. Большая масса (большая материалоемкость) в свою очередь обуславливает высокую себестоимость кабеля. Большие габаритные размеры кабеля создают проблемы также при прокладке новых линий электропередачи в крупных городах из-за стесненных возможностей в свободном пространстве, при монтаже в кабельных сооружениях.
Техническая задача полезной модели заключается в разработке конструкции силового кабеля, имеющего пониженные габаритные размеры (за счет уменьшения диаметра) и массу при сохранении всех электротехнических свойств кабеля.
Технический результат полезной модели обеспечивается за счет того, что в силовом кабеле, включающим три токопроводящие жилы, каждая из которых содержит последовательно наложенные экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, и экструдированную полимерную оболочку, токопроводящие жилы выполнены секторной формы, после наложения на каждую жилу экструдированных экранов и изоляции, на скрученные между собой жилы накладывают электропроводящую ленту, маталлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой или пасьмой и разделительный слой из лент.
Минимальный радиус закругления внутреннего и боковых ребер сектора не менее 2,6 мм.
Токопроводящие секторные жилы снабжены обмоткой из электропроводящей синтетической ленты.
Электропроводящая лента на скрученных между собой секторных жилах выполнена из электропроводящего водоблокирующего материала.
Токопроводящие секторные жилы дополнительно содержат в промежутках водоблокирующие нити и ленты.
В существующих конструкциях кабель скручивается в сердечник из круглых жил, по электропроводящему экструдированному слою и электропроводящей ленте каждой жилы наложен экран из медных проволок и медная лента. Диаметр скрученного сердечника кабеля с круглыми жилами определяется по формуле D = 2,15dж, где dж - диаметр одной круглой токопроводящей жилы в металлическом экране (по проволокам экрана и медной ленте). Все пространство между скрученными круглыми жилами в сердечнике кабеля должно быть заполнено экструдированной высоко наполненной полимерной композицией. В кабеле с секторными токопроводящими жилами в сердечник скручиваются три жилы, на каждую из которых наложены два слоя из экструдированной электропроводящей композиции полиэтилена и экструдированная изоляция. Диаметр скрученного сердечника кабеля с секторными жилами определяется как D = 2 (R+
), где R - радиус дуги сектора токопроводящей жилы, - толщина изоляции по электропроводящему экструдированному слою. Диаметр по скрученному сердечнику кабеля с секторными жилами в среднем на 10% меньше диаметра сердечника кабеля с круглыми токопроводящими жилами, соответственно и расход материалов на конструкцию кабеля с секторными жилами значительно меньше, соответственно меньше вес кабеля.
Технический результат - уменьшенные размеры и масса кабеля за счет применения секторной формы токопроводящей жилы вместо круглой токопроводящей жилы достигается за счет применения по поверхности многопроволочной жилы слоя из электропроводящей ленты - это снижает «эффект проволочности» и тем самым уменьшается неоднородность напряженности электрического поля.
С другой стороны напряженность электрического поля у поверхности секторной жилы неравномерна и максимальна на боковых закруглениях ребер сектора и внутреннего ребра секторной жилы - чем больше радиусы закругления ребер, тем меньше напряженность электрического поля - снижение этого эффекта достигается увеличением радиуса закругления ребер сектора.
Применение специальной конструкции технологической оснастки при скрутке многопроволочной жилы и прессовании жилы однопроволочной позволило получить жилу с увеличенным радиусом закругления ребер сектора.
Упрощается технологическая схема изготовления кабеля - исключается процесс наложения электропроводящих лент и металлического экрана на каждую жилу, по скрученному в сердечник кабелю возможно одновременное наложение по совмещенному технологическому процессу электропроводящих лент, металлического экрана из медных проволок по методу SZ, скрепление пасьмой из медных проволок и наложение экструзией полимерных оболочек.
На фиг.1 представлена принципиальная схема предлагаемого силового кабеля, на фиг.2 схематично изображен сердечник кабеля с секторными жилами, на котором: R - радиус дуги сектора жилы; r - радиус закругления ребер сектора; - толщина изоляции токопроводящей секторной жилы.
Кабель содержит три токопроводящие жилы 1 (фиг.1), между проволоками жилы могут распологаться водоблокирующие элементы, по каждой жиле последовательно расположены: электропроводящая синтетическая лента 2, экран 3 из экструдированной электропроводящей сшитой полимерной композиции, изоляция 4 из сшитой композиции полиэтилена, экран 5 по изоляции из электропроводящей сшитой полимерной композиции, по скрученному из трех жил сердечнику - подслой 6 из электропроводящих лент, металлический экран 7, разделительный слой 8, алюмополимерная лента 9, внутренняя оболочка 10 из полимерной композиции, броня 11, наружная оболочка 12 из полимерной композиции.
Токопроводящие жилы 1 скручиваются из проволок медных или алюминиевых, или могут быть однопроволочными. Кабель дополнительно может содержать в конструкции многопроволочной жилы герметезирующие элементы. В процессе скрутки жилы из проволок в качестве герметизирующих элементов используются водоблокирующие нити и ленты.
Для устранения эффекта проволочности и снижения концентрации напряженности электрического поля в углах сектора на токопроводящую жилу методом обмотки накладывается электропроводящая синтетическая лента 2.
Для экструдированных электропроводящих слоев 3 и 5 используется электропроводящая сшитая полимерная композиция.
В качестве материала изоляции используется сшитая композиция полиэтилена.
Для подслоя 6 используются ленты из электропроводящей крепированной бумаги, или электропроводящей синтетической ленты, или электропроводящей водоблокирующей ленты.
В качестве металлического экрана 7 используется медная проволока, наложенная повивом и скрепленная медной лентой или медная проволока, наложенная волновым методом SZ, поверх которой накладывается пасьма из медных проволок.
В качестве материала разделительного слоя 8 используются ленты из крепированной бумаги, или из термоскрепленного или нетканого полотна. В конструкции кабеля могут быть использованы или водоблокирующие, или водоблокирующие электропроводящие ленты, в качестве элемента, обеспечивающего радиальную герметизацию кабеля, 9, используется алюмополиэтиленовая лента.
В качестве материала внутренней оболочки 10 используются композиции полиэтилена, или поливинилхлоридного пластиката, или поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести, или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.
В качестве материала брони 11 используется стальная оцинкованная лента, или стальные оцинкованные проволоки.
В качестве материала наружной оболочки (шланга) используются композиции полиэтилена, или поливинилхлоридного пластиката, или поливинилхлоридного пластиката пониженной горючести, или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.
Все материалы, используемые в конструкции кабеля, выпускаются отечественной промышленностью или закупаются по импорту.
Особенности технологических процессов изготовления кабеля с секторными токопроводящими жилами:
Скрутка токопроводящих многопроволочных жил секторной формы 1, в том числе с включением водоблокирующих элементов, осуществляется на действующем крутильном оборудовании, оснащенном отдатчиками для водоблокирующих лент и обмотчиками для водоблокирующих нитей. В процессе скрутки с помощью оснастки специальной конструкции формируется сектор с углом (120 - 1)° и минимальным радиусом закругления ребер сектора
r - не менее 2,6 мм.
Наложение слоя из электропроводящей синтетической ленты на многопроволочные секторные токопроводящие жилы осуществляется на действующих изолировочных машинах.
Наложение экструдированных электропроводящих экранов 3 и 5, изоляции 4 из сшитой композиции полиэтилена осуществляется на линии вулканизации катенарного типа с применением формующего инструмента специальной конструкции. Наложение лент подслоя 6 и 8, металлического экрана 7 и алюмополиэтиленовой ленты 9 осуществляется на действующем крутильном оборудовании или по совмещенному процессу типа SZ с одновременным наложением оболочки 10.
1. Силовой кабель, включающий три токопроводящие жилы, каждая из которых содержит последовательно наложенные экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, и экструдированную полимерную оболочку, отличающийся тем,что токопроводящие жилы выполнены секторной формы, после наложения на каждую жилу экструдированных экранов и изоляции на скрученные между собой жилы накладывают электропроводящую ленту, металлический экран из медных проволок, скрепленных медной лентой или пасьмой и разделительный слой из лент.
2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что минимальный радиус закругления внутреннего и боковых ребер сектора не менее 2,6 мм.
3. Кабель по пп.1 и 2, отличающийся тем, что токопроводящие секторные жилы снабжены обмоткой из электропроводящей синтетической ленты.
4. Кабель силовой по пп.1-3, отличающийся тем, что электропроводящая лента на скрученных между собой секторных жилах может быть выполнена из электропроводящего водоблокирующего материала.
5. Кабель силовой по пп.1-4, отличающийся тем, что токопроводящие секторные жилы могут дополнительно содержать в промежутках водоблокирующие нити и ленты.
