Силовий електричний кабель

Силовий електричний кабель, переважно для трифазного електропостачання, що містить не менше трьох основних струмопровідних жил в ізоляції, неїзольовану заземляючу й ізольовані контрольні жили, який відрізняється тим, що кожна струмопровідна жила виконана з п проводів, при цьому кожний провід має ІЗОЛЯЦІЮ мих стренг і відрізняються вони лише класом (діаметром) дроту Відомий кабель силовий гнучкий екранований шахтний типу КГЕШ, що містить три основні жили, три контрольні й одну, що заземлює, жили Жила, що заземлює, прокладена по осі кабелю, а навколо неї скручені основні і контрольні жили Поверх скрутки струмопровідних жил послідовно накладено обмотку з поліетилентерефталантної плівки і зовнішня захисна оболонка СПЖ утворено з окремих стренг, кожну з яких, у свою чергу, утворено скрученими між собою окремими дротами У основних жилах поверх ізоляції накладають екранний шар (див Проспект "Шахтні кабелі", завод "Камкабель", Росія) Переріз мідної жили вибирають залежно від струму, що протікає в електричному колі, що розглядається У таблиці наведено значення ЩІЛЬНОСТІ струму 1 гранично припустимого струму в основних жилах залежно від їхнього перерізу Таблиця Струмові навантаження основних жил Поминальний переріз основних жил, мм2 1 1,0 1,5 2,5 Гранично припустимий струм в жилі, А 2 16 22 32 ЩІЛЬНІСТЬ струму, А/мм2 3 16,0 14,6 12,8 ю (О (О 62625 Продовження таблиці 1 4 6 10 16 25 35 50 70 95 З таблиці випливає, що зі збільшенням перерізу жил, струм зростає незначно, однак істотно зменшується його ЩІЛЬНІСТЬ Ці дані вказують на ДОЦІЛЬНІСТЬ формування жили з декількох окремих проводів малого перерізу Аналізуючи конструкції струмопровідних жил і їх електричні характеристики з погляду струмопровідності (див табл ), можна виділити такі недоліки відомого кабелю, який обрано як прототип 1 Недостатня механічна МІЦНІСТЬ кабелю внаслідок браку рухливості між окремими стренгами, з яких утворено СПЖ Це відбувається в зв'язку з наявністю тертя між дротами стренг 2 Великий струм короткого замикання, причиною якого є збільшені перерізи СПЖ, у разі замикання між ними, приведе до пожеж і вибухів у шахтах, (см Інструкцію з визначення струмів короткого замикання, вибору і перевірок уставок максимального токового захисту в мережах напругою до 1200В ДНАОП 1 1 30-5 30-96) 3 Малоефективне використання жил по струму при заданих перерізах, що призводить до необгрунтованих витрат МІДІ У основу винаходу поставлено завдання створення силового електричного кабелю для трифазного електропостачання, у якому нова конструкція основних струмопровідних жил дозволяє забезпечити його механічну та діелектричну МІЦНІСТЬ, а також знизити металоємність і одночасно збільшити струмове навантаження при стандартних перерізах основних жил Поставлене завдання розв'язується за рахунок того, що в силовому електричному кабелі, переважно для трифазного електропостачання, що містить не менш трьох основних струмопровідних жил в ізоляції, неїзольовану заземляючу й ізольовані контрольні жили, ВІДПОВІДНО ДО винаходу, кожна струмопровідна жила виконана з "п" проводів, при цьому кожен провід має ІЗОЛЯЦІЮ У заявленому технічному рішенні вперше запропоноване СПЖ набирати з окремих проводів в ізоляції, що поміщають потім у загальну захисну оболонку з ізолюючого матеріалу На фіг наведено поперечний переріз запропонованого кабелю Кабель містить не менш трьох основних жил 1 (на фіг показано три СПЖ) із спільною ІЗОЛЯЦІЄЮ 2, кожна з яких, у свою чергу, утворена з "п" проводів 3 в ізоляції 4, трьох контрольних жил 5 в ізоляції 6 (КІЛЬКІСТЬ контрольних жил може бути більше) Поверх ізоляції СПЖ накладено екранний шар 7, по осі кабелю прокладено жилу 8, що 2 45 58 75 105 136 168 200 250 300 3 11,25 9,6 7,5 6,56 5,44 4,8 4,0 3,57 3,15 заземлює, без ізоляції Щодо скручування основних і контрольних жил послідовно накладено шар з поліетилентерафталатної плівки 9 і зовнішня захисна оболонка 10 У такій конструкції досягається геометрична стабільність жил у кабелі СПЖ формують з використанням проводів, як правило, однакового перерізу Можливий варіант, коли декілька проводів може бути більшого перерізу в порівнянні з іншими Під час набирання проводів із різним перерізом, СПЖ утворюють за рахунок розміщення проводів більшого перерізу по осі жили, а потім навколо неї роблять скручування інших проводів Для гнучких кабелів рекомендуються використовувати проводи перерізом від 1,0 до 25мм2 Для особливо небезпечних умов експлуатації екранний шар може накладатися як поверх ізоляції кожного проводу, так і зверху спільної ізоляції СПЖ Як видно з таблиці у такий багатопровідній жилі досягається максимальна струмопровідність, що й показали проведені в МакНДІ дослідження Припустиме струмове навантаження на кабель збільшено на ЗО 40% у порівнянні з таким же перерізом жил відомого, і, тим самим, знижені витрати МІДІ при виробництві кабелю Фізичне обґрунтування поліпшення струмопровідності заявленої конструкції СПЖ полягає в такому При проходженні перемінного струму по кожній фазі (проводу) як усередині проводу, так і поза нього, існує перемінне магнітне поле, причому це поле неоднаково розподіляється по перерізу проводу Частину проводів, розташована в центральних перерізах проводу чи кабелю, охоплені всіма ЛІНІЯМИ магнітної індукції, а провід зовнішнього повіву охоплено лише ЛІНІЯМИ, що проходять поза проводом При ЗМІНІ струму в проводі міняється і магнітний потік у ньому У результаті цього в проволоках проводу виникають індуковані ЕРС, значення яких тим більше, чим більше магнітний потік, зчеплений із дротом, тобто ближче до центра перерізу жили Тому ЩІЛЬНІСТЬ струму в центральних дротах буде менше, ніж у поверхні проводу Це викликано збільшенням активного опору в частині дротів, розташованих у центрі жили Нерівномірний розподіл ЩІЛЬНОСТІ струму по перерізу проводу зветься поверхневим ефектом (ПЕ) Цей ефект підсилюється зі збільшенням радіуса жили г, магнітної проникності ц, і питомої провідності у матеріалу жили Це пояснюється 62625 тим, що збільшення ц, викликає збільшення потоку усередині проводу, а збільшення у і г підсилює вплив ЕРС індукції Коефіцієнт вихрових струмів дорівнює відомої жили, S2 - переріз одного проводу, що складає жилу п=20, 7 де |і = 4ті10 Гн/м В алюмінієвих проводах ПЕ позначається менш, ніж у мідних, оскільки уд < у м 6 у м =58хЮ" сім/м, у а =38хЮ" сім/м) При частоті 50Гц у мідних струмопровідних жилах діаметром до 10мм можна зневажити підвищенням опору, викликаним ПЕ 3 впливом ПЕ 2 слід рахуватися при перерізах більше 35мм (діаметр жили складає 9,05мм) Сказане підтверджується глибиною проникнення струму (Є) у струмопровідну жилу, що визначається ВІДПОВІДНО до залежності 6 = 66,68x1/7?, при ^50Гц, Є = 9,43 мм Для зменшення негативної дії поверхневого ефекту в новому рішенні СПЖ утворюють з окремих проводів малого перерізу (не більше 25мм ) З використанням у жилі окремих проводів малого перерізу різко знижується активний опір кожного проводу, який зменшується в "п" раз, виходячи зі співвідношення n=S1/S2 при інших однакових умовах (у-| = У2, h = I2), де Si - переріз Комп'ютерна верстка М Мацело - довжина кабелю, у-|, У2 - питомий опір МІДІ К = ^соцу, 6 И, І2 Так, я к щ о S I = 5 0 M M 2 , S 2 = 2 , 5 M M 2 , T O За допомогою цього параметра досягається зниження струму короткого замикання (к з) у випадку замикання проводів різних жил до значень пускового струму електродвигунів навіть при потужності трансформаторних підстанцій бЗОкВА, що забезпечує безпеку застосування електричної енергії в аварійному режимі в умовах шахт, небезпечних за газом чи пилом Проводи, з яких виготовлено силові СПЖ кабелю, мають можливість вільно переміщатися в будь-якому напрямку і демпфірувати, внаслідок наявності ізоляції на кожному проводі Ці показники, як відомо, визначають механічну МІЦНІСТЬ при вигинах і розтяганні, а також СТІЙКІСТЬ ДО ДІЇ навантажень, що продавлюють Ізоляція на проводах, з яких утворена жила, і ІЗОЛЯЦІЯ на спільному скручуванні СПЖ поліпшують як механічну, так і електричну МІЦНІСТЬ ОСНОВНИХ жил, а також їхню СТІЙКІСТЬ ДО ДІЇ ВОДИ Тому кабель з такою конструкцією СПЖ має підвищену експлуатаційну надійність У цілому запропонований кабель із СПЖ нової конструкції має механічну МІЦНІСТЬ, підвищені електричні параметри й експлуатаційні характеристики Підписне Тираж39 прим Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, Львівська площа, 8, м Київ, МСП, 04655, Україна ДП "Український інститут промислової власності", вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119