Электрический кабель
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к кабельной технике, а именно к конструкциям электрических кабелей, в том числе силовых кабелей, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии. Кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу в изоляции, покрытую изоляцией из не содержащих галогенов сшитого полимера или кремнийорганической резины или полимерной композиции не основе полиолефина, при этом полимерная композиция на основе полиолефина имеет максимальную скорость тепловыделения не более 170 кВт/м2, общее тепловыделение не более 90 Мдж/м2, скорость распространения пламени FIGRA не более 1,2 кВт/(м2·с), общее дымовыделение не более 7,0 м2, и наружную оболочку из не содержащей галогенов полимерной композиции, имеющую максимальную скорость тепловыделения не более 150 кВт/м2; общее тепловыделение не более 75 МДж/м2; скоростью распространение пламени РЮКА не более 1,0 кВт/(м2·с); общее дымовыделением не более 6,0 м2. Кабель дополнительно содержит поверх токопроводящих жил обмотку из по меньшей мере одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием. Изоляция и наружная оболочка кабеля выполнены из полимерных композиций марки Промвулк ® Кабельдополнительно содержит поверх скрученных изолированных жил заполнение из полимерной композиции, которое может быть выполнено из не содержащей галогенов полимерной композиции марки Промвулк ® с максимальной скоростью тепловыделения - не более 90 кВт/м2; общим тепловыделением не более 60 МДж/м 2; скоростью распространения пламени FIGRA не более 0,5 кВт/(м2·с), общим дымовыделением не более 2,0 м2.
Полезная модель относится к области электротехники, в частности к кабельной технике, а именно к конструкциям электрических кабелей, в том числе силовых кабелей, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии.
Известен кабель силовой, содержащий, по крайней мере, одну медную токопроводящую жилу в изоляции из полимерного материала и наружную оболочку, при этом изоляция и наружная оболочка выполнены из безгалогенного компаунда, выбираемого из группы марок Fragom., Revil., производимые в Италии.(патент 130746 RU).
Недостатком является высокий уровень коррозионной активности: по уровню проводимости водного раствора с адсорбированными продуктами, по показателю pH (кислотное число), большая глубина продавливанию при высокой температуре, большая длина обугленной части образца при определении предела распространения горения кабельного изделия при групповой прокладке, высокие показатели максимальной скорости тепловыделения, общего тепловыделения, скорости распространения пламени FIGRA. (продолжить).
Известен кабель силовой, содержащий токопроводящую жилу, изоляцию из сшитой полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, экран, разделительный слой из термопластической полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, наружную оболочку из термопластической полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов на токопроводящей жиле имеется термический барьер. (патент 
68761, патент 68762 RU).
Недостатком является высокий уровень коррозионной активности: по уровню проводимости водного раствора с адсорбированными продуктами, по показателю pH (кислотное число), высокие показатели максимальной скорости тепловыделения, общего тепловыделения, скорости распространения пламени FIGRA (недостаточно высокий уровень дымовыделения, коррозионной активности продуктов дымогазовыделения при горении и тлении и (продолжить по возможности: надо составить таблицу сравнительную (она есть ниже, но не соответствует выбранному прототипу)по характеристикам, учитывая, что прототипом является техническое решение по патенту 68761 и чтобы можно было понять, по каким показателям предлагаемый кабель лучше)
Задачей полезной модели является повышение показателей пожаробезопасности: снижение коррозионной активности кабеля, повышение предела огнестойкости кабеля, уменьшение длины (из таблицы этого не следует) обугленной части кабеля при испытании на нераспространение горения при групповой прокладке, а также повышение надежности кабеля при эксплуатации за счет улучшения стойкости к продавливанию при высокой тепературе, стойкости к термостарению и расширения ассортимента электрических кабелей.
Задача решается за счет использования композиционных материалов без содержания опасных веществ (безгалогенные композиции), что снижает загрязнение окружающей среды, и обеспечения показателей в применяемых композициях, подтвержденных испытаниями, проведенными по международным стандартам ISO 5660-1:2002 «Reaction-to-fire tests - Head release, smoke production and mass loss rate - Part 1: Heat release rate (cone calorimeter method)» (Проверка реакции на горение. Скорость тепловыделения, дымовыделения и потери массы. Часть 1. Скорость тепловыделения (метод конического калориметра)», ISO 5660-2:2002 «Reaction-to-fire tests - Heat release, smoke production and mass loss rate - Part 2: Smoke production rate (dynamic measurement)» (Проверка реакции на горение. Скорость тепловыделения, дымовыделения и потери массы. Часть 2. Скорость дымовыделения (динамическое измерение)», методом конического калориметра при тепловом потоке - 35 кВт/м 2.
Технический результат заключается в повышении показателей пожарной безопасности кабеля, а именно, в повышении стойкость кабеля к нераспространению горения при прокладке в пучках малое дымовыделение, низкие показатели коррозионной активности продуктов дымо-газовыделения, большее время, в течение которого кабель сохраняет свою работоспособность в условиях воздействия пламени и эксплуатационных характеристик, т.е. увеличение температуры допустимого нагрева до 90°C, стабильность и сохранение свойств при термостарении, высокая стойкость к продавливанию при высокой температуре, и водопоглощению.
Технический результат достигается за счет того, что кабель содержит, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, покрытую изоляцией из не содержащих галогенов сшитого полимера или кремнийорганической резины или полимерной композиции на основе полиолефина, при этом полимерная композиция на основе полиолефина марки Промвулк® имеет максимальную скорость тепловыделения не более 170 кВт/м 2, общее тепловыделение не более 90 Мдж/м2, скорость распространения пламени FIGRA не более 1,2 кВт/(м 2·с), общее дымовыделение не более 7,0 м2 , внутреннее заполнение из термопластичной полимерной композиции марки Промвулк® на основе полиолефина, не содержащего галогенов, с кислородным индексом не менее 47%, имеет максимальную скорость тепловыделения - не более 90 кВт/м2, общее тепловыделение - не более 60 МДж/м2, скорость распространения пламени FIGRA не более 0,5 кВт/(м2·с), общее дымовыделение - не более 2,0 м2 и наружную оболочку из не содержащей галогенов полимерной композиции марки Промвулк ®, с кислородным индексом не менее 40%, имеющую максимальную скорость тепловыделения не более 150 кВт/м2; общее тепловыделение не более 75 МДж/м2; скоростью распространение пламени FIGRA не более 1,0 кВт/(м2·с); общее дымовыделением не более 6,0 м2.
Кабель дополнительно содержит поверх токопроводящих жил обмотку из по меньшей мере одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием
Изоляция выполнена из полимерных композиций марки Промвулк® серии 13400-13600.
Кабель дополнительно содержит поверх скрученных изолированных жил заполнение из полимерной композиции марки Промвулк® серии 33200, 33600.
Заполнение кабеля выполнено из полимерной композиции, не содержащей галогенов, марки Промвулк ®, с кислородным индексом не менее 47% максимальной скоростью тепловыделения - не более 90 кВт/м2; общим тепловыделением не более 60 МДж/м2; скоростью распространения пламени FIGRA не более 0,5 кВт/(м2·с), общим дымовыделением не более 2,0 м2.
Кабель дополнительно содержит поверх изоляции и/или поверх заполнения экран из медной фольги или ленты, наложенный с перекрытием.
Кабель дополнительно содержит поверх изоляции жил или поверх скрученных в сердечник изолированных жил заполнение и броню из металлических лент
Кабель дополнительно поверх заполнения содержит обмотку, по меньшей мере, из одной стеклоленты или слюдосодержащей ленты с поверхностной плотностью не менее 160 г/см2, наложенной с перекрытием.
Кабель дополнительно содержит наружную оболочку выполненную из полимерных композиций марки Промвулк® серии 23300-23600.
Полезная модель поясняется чертежом, на котором показан силовой кабель в разрезе.
Кабель содержит токопроводящие жилы 1, на каждой из которых имеется термический барьер 2, по меньшей мере, из одной слюдосодержащей (стеклослюдосодержащей) ленты, спирально наложенной с перекрытием не менее 40%, изоляцию 3 из сшитого полиэтилена или из кремнийорганической резины или из экструдированной полимерной композиции на основе полиолефина марки Промвулк®, не содержащей галогенов, изолированные жилы многожильного кабеля скручены в сердечник, внутреннее заполнение 4 из термопластичной полимерной композиции марки Промвулк ®, наложенную с заполнением промежутков между жилами, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 47% и наружную оболочку 5, выполненную из экструдированной термопластичной полимерной композиции марки Промвулк®, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40%, экран в виде обмотки из медной фольги или медной ленты, наложенный с перекрытием поверх внутренней оболочки или броню 6 из двух стальных лент толщиной не менее 0,3 мм, наложенную поверх внутренней оболочки, обмотку 7, по меньшей мере, из одной стеклоленты или слюдосодержащей ленты с поверхностной плотностью не менее 160 г/см2 , наложенной с перекрытием поверх внутренней оболочки.
Сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.
В качестве материала изоляции 3 кабеля использован сшитый полиэтилен или кремнийорганическая резина или полимерная композиция марки Промвулк® на основе полиолефина, не содержащая галогенов с показателями, подтвержденными испытаниями, проведенными по международному стандарту ИСО 5660 (части 1 и 2) методом конического калориметра при тепловом потоке - 35 кВт/м 2: а) максимальная скорость тепловыделения - не более 170 кВт/м2; б) общее тепловыделение - не более 90 МДж/м 2; в) скорость распространения пламени FIGRA не более 1,2 кВт/(м2·с); г) общее дымовыделение - не более 7,0 м2.
В качестве материала заполнения 4 (внутреннее заполнение, внутренняя оболочка) кабеля использована термопластичная полимерная композиция марки Промвулк® на основе полиолефина, не содержащая галогенов, с кислородным индексом не менее 47% с показателями, подтвержденными испытаниями, проведенными по международному стандарту ИСО 5660 (части 1 и 2) методом конического калориметра при тепловом потоке - 35 кВт/м 2: а) максимальная скорость тепловыделения - не более 90 кВт/м2; б) общее тепловыделение - не более 60 МДж/м 2; в) скорость распространения пламени FIGRA не более 0,5 кВт/(м2·с); г) общее дымовыделение - не более 2,0 м2.
В качестве материала наружной оболочки 5 кабеля использована термопластичная полимерная композиция марки Промвулк® на основе полиолефина, не содержащая галогенов, с кислородным индексом не менее 40% с показателями, подтвержденными испытаниями, проведенными по международному стандарту ИСО 5660 (части 1 и 2) методом конического калориметра при тепловом потоке - 35 кВт/м2: а) максимальная скорость тепловыделения - не более 150 кВт/м2; б) общее тепловыделение - не более 75 МДж/м2; в) скорость распространения пламени РЮКА не более 1,0 кВт/(м2·с); г) общее дымовыделение - не более 6,0 м2.
Примененные для изготовления предлагаемого кабеля полимерные композиции марки Промвулк® выпускаются промышленно.
Токопроводящие жилы 1 изготавливают из проволоки, традиционной для электрических кабелей, скрутку элементов кабеля производят на крутильном оборудовании.
Изоляцию из сшитого полиэтилена или из кремнийорганической резины или из полимерной композиция марки Промвулк® 3, заполнение 4 и наружную оболочку 5 накладывают на экструзионном оборудовании.
Наложение термического барьера 2 из слюдосодержащей ленты и обмотки 7 из стеклоленты или из слюдосодержащей ленты осуществляют на обмоточном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.
Наложение экрана из медной ленты или медной фольги или брони 6 из стальной оцинкованной ленты осуществляют на оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.
Основываясь на результатах испытаний, представленных можно сделать вывод, что предлагаемая конструкция кабеля обеспечивает не только соответствие требованиям по основным характеристикам пожарной безопасности, таким как нераспространение горения в пучках, малое дымовыделение, низкие показатели коррозионной активности продуктов дымо-газовыделения, обеспечение необходимого времени сохранения работоспособности в условиях воздействия пламени, но и предопределяет повышенную эксплуатационную надежность.
Основываясь на результатах испытаний, а также рекомендациях по преимущественным областям применения, изложенных в ГОСТ Р 53315-2009, предлагаемый кабель может быть использован для групповой прокладки по категориям нг (AF/R)-HF, нг (A)-HF, нг (AF/R)-FRHF, нг (A)-FRHF во внутренних электроустановках, зданиях, транспортных коммуникациях, сооружениях и закрытых кабельных сооружениях с массовым пребыванием людей, в том числе в многофункциональных высотных зданиях и зданиях-комплексах, в системах противопожарной защиты, которые должны сохранять работоспособность в условиях пожара.
Различные марко-размеры кабелей были испытаны на соответствие противопожарным нормам в соответствии с классификацией ГОСТ Р53315-2009 по показателям: нераспространение горения кабеля при прокладке как одиночно, так и в пучках, дымообразование при горении и тлении кабельного изделия, коррозионной активности продуктов дымо-газовыделения при горении и тлении каждого из полимерных конструктивных материалов кабельного изделия (содержание галогенводородных кислот, показатель кислотности pH, проводимость водного раствора), предел огнестойкости кабельного изделия в условиях воздействия пламени.
| Характеристики | Технические требования | Кабель | |
| Известный кабель (прототип) | Предлагаемый кабель | ||
| Соответствие кабелей требованиям: | |||
| 1. Нераспространение горения (ГОСТ Р МЭК 60332-3-22-2005), (категория А) | Длина обугленной части, не более 2,5 м. | длина обугленной части кабеля не более - 1,0 м | длина обугленной части кабеля 0,8-1,0 м |
| 2. Дымообразование при горении и тлении кабельного изделия по (ГОСТ Р МЭК 61034-1,2) | Сохранение светопроницаемости, не менее 60% | 90-96% | Сохранение светопроницаемости не менее 85-90% |
| 3. Содержание газов галогенсодержащих кислот в пересчете на HCl в продуктах горения по (ГОСТ Р МЭК 60754- 1) | Содержание хлористого водорода, не более 5 мг/г | менее 4 мг/г | Содержание хлористого водорода 0-3 мг/г |
| 4. Кислотное число pH | Не менее 4,3 | 4,5-4,7 | Не менее 5,0 |
| 5. Проводимость водного раствора с адсорбированными продуктами дымо- и газовыделения | Не более 10 мкСм/мм | менее 9 мкСм/мм | Не более 1,0 мкСм/мм |
| 6. Огнестойкость кабельного изделия в условиях воздействия пламени(ГОСТ Р МЭК 60331) | Сохранение работоспособности в условиях воздействия открытого пламени, не менее 90 мин | Более 180 мин. | Более 180 мин |
| 7. Максимальная скорость тепловыделения (ISO 5660-1:2002) |  | | 90-170 кВт/м2 |
| 8. Общее тепловыделение (ISO 5660-1:2002) | | | 60-90 МДж/м2 |
| 9. Скорость | | | 0,5-1,2 кВт/(м2·с) |
| распространения пламени FIGRA (ISO 5660-1:2002) | | | |
| 10. Общее дымовыделение (ISO 5660-2:2002) | | | 2,0-7,0 м2 |
| 11. Глубина продавливания при температуре 80°С | Не более 50% | | Не более 30% |
Кабель эксплуатируется следующим образом.
Кабель применяют для передачи на расстояние электрической энергии или сигналов: линии электропередачи, электроснабжение промышленных предприятий, транспорта и коммунальных объектов; магистральные линии связи, подача электроэнергии к движущимся рабочим машинам-экскаваторам, врубовым и торфодобывающим машинам и т.д.; электрооборудование судов, летательных аппаратов и т.п.
Токопроводящая жила 1 предназначена и осуществляет прохождение электрического тока. Изоляция 2 токопроводящий жилы 1 изолирует проводник в кабеле механически и электрически, т.е. служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих проводников (жил 1) кабеля по отношению друг к другу. Наружная (внешняя) оболочка 4 кабеля физически защищает внутренние компоненты кабеля, делая его стойким к надрезам и раздиру, UV-излучению, придает внешний вид и обеспечивает стойкость к горению, дымообразованию, коррозии.
Кроме того, она защищает от внешних воздействий и деформации при монтаже. Композиция внутреннего заполнения 3 предназначена для устранения свободных промежутков между конструктивными элементами кабеля в целях герметизации, придания необходимой формы и механической устойчивости конструкции кабеля, и также служит для обеспечения необходимой электрической прочности токопроводящих проводников (жил 1) кабеля по отношению друг к другу. Броня или экран 6 служат для придания дополнительных эксплуатационных свойств в частных случаях реализации кабеля, например для защиты (подавления) помех, защиты от теплового и иного излучения и т.п.Обмотка 7 из стеклоленты или из слюдосодержащей ленты в определенных конструкциях кабеля придает свойства пожаробезопасности (при испытании нераспространения горения в пучках).
Механические свойства кабеля отражают то, как он реагирует на различные воздействия механического типа. Например, такие, как изгиб, кручение, растяжение и продавливание, в группу характеристик входит и температурный показатель, при котором возможно хранение, монтировка и эксплуатация кабеля.
Заявляемый кабель имеет высокую прочность и длительную стабильность параметров. Кабель соответствует установленным требованиям пожарной безопасности ГОСТ Р 53315-2009 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности».
Использование предложенной конструкции кабеля позволит улучшить показатели кабеля по сравнению с известными кабелями, в частности, повысить долговечность, улучшить механические характеристики и устойчивость к старению, расширить арсенал силовых кабелей, найти оптимальное соотношение между его стоимостью и требуемыми эксплуатационными характеристиками, а также улучшить показатели пожарной безопасности, повысить показатели по нераспространению горения, дымообразования при горении или тлении, коорозионной стойкости.
1. Кабель, содержащий, по меньшей мере, одну токопроводящую жилу, покрытую изоляцией из не содержащих галогенов сшитого полимера или кремнийорганической резины или полимерной композиции на основе полиолефина, при этом полимерная композиция на основе полиолефина имеет максимальную скорость тепловыделения не более 170 кВт/м 2, общее тепловыделение не более 90 Мдж/м2, скорость распространения пламени FIGRA не более 1,2 кВт/(м 2·с), общее дымовыделение не более 7,0 м2 , и наружную оболочку из не содержащей галогенов полимерной композиции, имеющую максимальную скорость тепловыделения не более 150 кВт/м 2; общее тепловыделение не более 75 МДж/м2; скоростью распространение пламени FIGRA не более 1,0 кВт/(м 2·с); общее дымовыделением не более 6,0 м2 .
2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверх токопроводящих жил обмотку из по меньшей мере одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием Промвулк ®.
3. Кабель по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из полимерных композиций марки Промвулк®.
4. Кабель по любому из пп.1, 2 и 3, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверх скрученных изолированных жил заполнение из полимерной композиции.
5. Кабель по 4, отличающийся тем, что заполнение выполнено из не содержащей галогенов полимерной композиции марки Промвулк®, с максимальной скоростью тепловыделения не более 90 кВт/м2; общим тепловыделением не более 60 МДж/м2; скоростью распространения пламени FIGRA не более 0,5 кВт/(м2·с), общим дымовыделением не более 2,0 м2.
5. Кабель по любому из пп.1, 3, 4 и 5, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверх изоляции и/или поверх заполнения экран из медной фольги или ленты, наложенный с перекрытием.
6. Кабель по любому из пп.1, 4 и 5, отличающийся тем, что дополнительно содержит поверх изоляции жил или поверх скрученных в сердечник изолированных жил заполнение и броню из металлических лент.
7. Кабель по любому из пп.4, отличающийся тем, что дополнительно поверх заполнения содержит обмотку, по меньшей мере, из одной стеклоленты или слюдосодержащей ленты с поверхностной плотностью не менее 160 г/см2 , наложенной с перекрытием.
