Кабель электрический силовой

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявители Общество с ограниченной ответственностью Научнопроизводственная компания Энергия Общество с ограниченной ответственностью СЕВАН(72) Авторы Барсуков Валерий Кондратьевич Барсуков Евгений Валерьевич Кудашов Денис Александрович Бортникова Галина Петровна(73) Патентообладатели Общество с ограниченной ответственностью Научнопроизводственная компания Энергия Общество с ограниченной ответственностью СЕВАН(57) 1. Кабель электрический силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена и металлическим экраном из проволок алюминия или алюминиевого сплава, отличающийся тем, что проволоки в металлическом экране дополнительно скреплены лентой из электропроводящего материала. 2. Кабель электрический силовой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве скрепляющей ленты он содержит ленту из алюминия или алюминиевого сплава. 3. Кабель электрический силовой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве скрепляющей ленты он содержит медную ленту. 4. Кабель электрический силовой по п. 1, отличающийся тем, что в качестве скрепляющей ленты он содержит алюмополимерную ленту.(56) 1. ГОСТ 16442-80, 1982. 2. ТУ РФ 16.К 71-335-2004, 2004. 3. Патент РФ на полезную модель 87037. 106942015.06.30 Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям силовых электрических кабелей высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена и металлическим экраном, применяемых для передачи электрической энергии. В высоковольтных кабелях на напряжение 6 кВ и более металлический экран в составе комбинированного экрана из электропроводящих материалов, наложенных поверх изоляции, шунтирует искажения электрического поля, которые возникают за счет наличия дефектов изоляции. Установлено, что электрическая прочность изоляции силовых кабелей при экранировании повышается на 20 , а импульсная прочность - на 5 . Известна конструкция кабеля силового с пластмассовой изоляцией на напряжение 6 кВ,имеющего комбинированный экран. Настоящий стандарт распространяется на силовые кабели с алюминиевыми или медными жилами, с пластмассовой изоляцией, в пластмассовой или алюминиевой оболочке, с защитными покровами или без них, предназначенные для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 6 кВ частоты 50 Гц. В качестве комбинированного экрана кабелей с пластмассовой изоляцией используются неметаллические электропроводящие материалы, поверх которых накладывается металлический экран из медных лент или медной фольги 1. Известна также конструкция кабеля силового с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 10, 20 и 35 кВ, имеющего комбинированный экран по изоляции с металлическим экраном из медных проволок, скрепленных медной лентой 2. Недостатки металлического экрана из медных проволок и медной ленты большая масса и высокая стоимость. Ближайшим по своим параметрам к полезной модели является кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена (прототип), содержащий в составе комбинированного экрана металлический экран из проволок алюминия или алюминиевого сплава 3. Электрический кабель по прототипу (фигура) состоит из многопроволочной токопроводящей жилы 1, экрана по жиле 2, изоляции 3, комбинированного экрана 4, разделительного слоя 5, пластмассовой оболочки 6. Электрические силовые кабели по прототипу изготавливаются по следующей технологии. На медную или алюминиевую токопроводящую жилу 1 наносится экструзией экран 2 из электропроводящей полимерной сшитой композиции толщиной не менее 0,3 мм. Для исключения проникновения электропроводящей полимерной композиции в токопроводящую жилу сечением 1000 мм 2 и выше между жилой и экраном прокладывается слой электропроводящей полимерной ленты с перекрытием (10-15) . Поверх экрана 2 накладывается изоляция 3 из сшитого полиэтилена. Толщина изоляции зависит от марки кабеля. Поверх изоляции накладывается комбинированный экран 4, состоящий из электропроводящей полимерной сшитой композиции толщиной не менее 0,3 мм, слоя из 3 электропроводящей полимерной ленты и экрана из алюминиевых проволок номинальным диаметром (0,7-2,0) мм. Поверх комбинированного экрана накладывается разделительный слой 5 толщиной не менее 0,2 мм из лент крепированной или кабельной бумаги или полимерных лент. Поверх разделительного слоя накладывается экструзией оболочка 6 из полиэтилена высокой плотности или из поливинилхлоридного пластиката. К недостаткам прототипа следует отнести пониженную электрическую прочность изоляции пониженную технологичность. Все эти недостатки прототипа существенно снижают качество, надежность и технологичность кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. 106942015.06.30 Технической задачей полезной модели является разработка силового электрического кабеля, не уступающего прототипу по основным характеристикам, но более технологичного, высококачественного и высоконадежного. Технический результат достигается тем, что проволоки из алюминия или алюминиевого сплава в металлическом экране кабеля дополнительно скреплены лентой из электропроводящего материала. Общим признаком прототипа и предлагаемого технического решения является наличие металлического экрана из проволок алюминия или алюминиевого сплава. В то же время предложенный кабель отличается от известного использованием в составе металлического экрана из проволок алюминия или алюминиевого сплава скрепляющей ленты из электропроводящего материала. Скрепляющая лента обеспечивает сплошность металлического экрана по всей поверхности кабеля. При этом увеличивается электрическая прочность изоляции. Лента также фиксирует алюминиевые проволоки металлического экрана на определенном расстоянии друг от друга и предотвращает смещение и перехлест проволок при наложении на кабель разделительного слоя и пластмассовой оболочки. Тем самым существенно улучшается технологичность изготовления кабеля и увеличивается эффективность металлического экрана. Преимущества нового кабеля высокая электрическая прочность изоляции высокие технологичность и качество. Ограничения на выбор электропроводящего материала скрепляющей ленты для изготовления металлических экранов из алюминиевых проволок силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена накладывают условия изготовления и эксплуатации данного материала и кабеля механическая нагрузка на электропроводящие ленты при их наложении на кабель сложнодеформированное состояние электропроводящих лент в составе готового кабеля при его многократном изгибе в процессе хранения, транспортирования, прокладки и эксплуатации длительная тепловая нагрузка на электропроводящие ленты при температуре до 90 С в составе кабеля в процессе его эксплуатации термомеханическая нагрузка на электропроводящие ленты в составе кабеля в процессе его хранения при температуре 50 С в барабанах, а также требуемые физикомеханические характеристики электропроводящего материала толщина, плотность, максимальные разрушающее усилие и относительное удлинение, минимальное электрическое сопротивление, максимальные влагостойкость, термостойкость и долговечность цена. Для выполнения экранирующих свойств и обеспечения достаточной электрической прочности изоляции электропроводящий материал должен обладать следующими характеристиками материал должен быть однородным и равномерным по толщине толщина материала должна быть минимальной, не более 200 мкм электрическое сопротивление материала должно быть не более 3,510-8 м материал должен хорошо отводить тепло материал не должен разрушаться при наложении на кабель. Перечисленным выше требованиям соответствуют ленты из алюминия и алюминиевого сплава, медные ленты и алюмополимерные ленты. Наиболее легкие и дешевые металлические экраны получаются с использованием лент из алюминия и алюминиевого сплава. 106942015.06.30 Сущность предлагаемой полезной модели иллюстрируется следующими примерами. В табл. 1 приведены варианты образцов электропроводящих материалов для скрепляющих лент и их основные характеристики. Обозначения электропроводящих материалов лента алюминиевая А 5 - лента из технического алюминия А 5 по ГОСТ 618-73, Россия лента АМц - лента из алюминиевого сплава АМц по ГОСТ 618-73 лента АПК-1 - алюмополиэтилен с односторонним полиэтиленовым слоем по ТУ 1811-021-00463800-2008, год ввода 2008, Россия лента М 1 - медная лента по ГОСТ 1173-2006, Россия. В табл. 2 приведены показатели качества образцов одножильного электрического кабеля марки ПвПу 1800/35-10 кВ по ТУ 16.К 71-335-2004, год ввода 2004, Россия, с изоляцией из сшитого полиэтилена и комбинированным экраном по изоляции, включающим металлический экран из алюминиевых проволок А 5 диаметром 1,5 мм, в количестве 32 шт.,общим сечением 56 мм 2 (альтернатива экрану из медных проволок сечением 35 мм 2) по прототипу и скрепляющей ленты из алюминия А 5 шириной 10 мм по новой конструкции кабеля. Были использованы три варианта скрепляющей ленты толщиной 100, 150 и 200 мкм. Конструкция и технология изготовления всех образцов кабеля, включая прототип, в приведенных примерах были аналогичными, кроме конструкции металлического экрана. В отличие от прототипа новая конструкция кабеля содержит скрепляющую ленту из электропроводящего материала, наложенную поверх алюминиевых проволок металлического экрана по спирали с зазором. Из табл. 1 видно, что наиболее дешевым и качественным электропроводящим материалом для скрепляющей ленты является лента из алюминия А 5. Из табл. 2 видно, что наибольшее качество и технологичность имеет электрический кабель с металлическим экраном из алюминиевых проволок, скрепленных алюминиевой лентой А 5 толщиной (150-200) мкм. Силовые электрические кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение от 10 кВ и выше с металлическим экраном из алюминиевых проволок, скрепленных алюминиевой лентой, прошли всесторонние испытания на кабельных заводах РФ с положительными результатами. Налажено производство данных кабелей. Таблица 1 Варианты образцов электропроводящих материалов Лента Лента алюминиевая А 5 Лента АПК 1 Лента М 1 АМц 100 150 200 170 200 100 270 405 540 464 455 890 Толщина, мкм Масса 1 м 2, г Временное сопротивление,МПа, не менее по ГОСТ 60 60 60 11701-84 Относительное удлине 25 25 25 ние, , не менее Удельное электрическое сопротивление, Омм, по 2,710-8 2,710-8 2,710-8 ГОСТ 7229-76 Цена, руб. за 1 кг 120 120 120 106942015.06.30 Таблица 2 Показатели качества электрических кабелей Уровень частичных разрядов при переменном напряжении 15 кВ частотой 50 Гц, по ГОСТ 20074-83, не более ЮпКл Испытание на пробой переменным напряжением 25 кВ частотой 50 Гц в течение 10 мин, по ГОСТ 2990-78 Кабель ПвПу 1800/35- Варианты кабелей ПвПу 1800/3510 с металлическим 10 со скрепляющей лентой из экраном из алюм. проалюминия А 5 по табл. 1. волок (прототип) 100 мкм 150 мкм 200 мкм выдержали наличие трещин скрепляющей ленты разрывы и трещины скрепляющей ленты отсутствуют разрывы и трещины скрепляющей ленты отсутствуют Стойкость к навиванию разрывы проволок ме(многократному изгибу), по таллического экрана ТУ 16.К 71-335-2004 отсутствуют Уровень частичных разрядов при напряжении 15 кВ частотой 50 Гц после испытания на изгиб, не более 5 пКл Испытание после изгиба на пробой переменным напряжением 40 кВ частотой 50 Гц в течение 5 мин, по ГОСТ 2990-78 технологичность и ка- технолочество низкие гичность и качество Технологичность и качество низкие Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 5