Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги

Реферат: Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги складається з мідної або алюмінієвої струмопровідної багатодротової ущільненої жили, електропровідних екранів по жилі та ізоляції, захисного покриття. Жила додатково має повздовжню герметизацію водоблокуючими стрічками або порошком, надгладкий екран, накладений поверх жили, та надгладкий міцнопришитий екран, накладений поверх ізоляції, виготовлені з електропровідної зшитої композиції полімеру з домішками 30-40 відсотків чистої пічної або ацетиленової сажі. Ізоляція жили накладена з триінгостійкого пероксидозшитого співполімерного термореактивного поліетилену, а захисне покриття з поліетилену високого ступеня щільності. UA 94518 U (12) UA 94518 U UA 94518 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до електричних силових одножильних кабелів середньої та високої напруги. Відомий кабель силовий за Патентом № 60285 UA, що складається з металевої струмопровідної жили та ізоляції, в якому ізоляція виготовлена у вигляді одночасно нанесених на жилу методом екструзії внутрішнього шару провідникового полімерного матеріалу, шару вулканізованого поліетилену з високими ізоляційними властивостями та зовнішнього шару провідникового полімерного матеріалу, поверх ізоляції методом обмотки нанесені шар неметалевого електропровідного полотна або шар електропровідної водонабухаючої плівки та полімерна оболонка, виготовлена, наприклад, з полівінілхлоридного пластикату, поліетилену чи полівінілхлоридного пластикату зниженої горючості або низького димовиділення, причому струмопровідна жила виготовлена ущільненою. Недоліком кабелю є те, що ізоляція виготовлена з шару вулканізованого поліетилену з ізоляційними властивостями, але при експлуатації кабельної лінії використання вулканізованого поліетилену не запобігає утворенню водних триінгів в ізоляції. До недоліків також можна віднести недостатню герметизацію кабелю зі сторони струмопровідної жили, оскільки ущільнення жили не запобігає проникненню вологи і при попаданні вологи до жили пришвидшує розвиток водних триінгів в ізоляції зі сторони екрана по жилі, і при дії робочої напруги - швидко та передчасно спричиняє пробій і виводить з ладу кабельну лінію. Це також спричиняє корозію струмопровідної жили, що в свою чергу суттєво знижує її електричну провідність. Ще одним недоліком є виконання внутрішнього та зовнішнього шарів ізоляції з провідникового полімерного матеріалу без домішок, оскільки такий матеріал має низькі механічні, термічні та електропровідні властивості. Недоліком також є використання поліетилену в оболонці кабелю, це скорочує термін експлуатації кабелю. В основу корисної моделі поставлена задача створення кабелю силового середньої чи високої напруги з надгладкими електропровідними екранами по жилі та ізоляції, з триінгостійкою ізоляцією та подовженим терміном експлуатації. Поставлена задача вирішується тим, що одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги, що складається з мідної або алюмінієвої струмопровідної багатодротової ущільненої жили, електропровідних екранів по жилі та ізоляції, захисного покриття, згідно з корисною моделлю, жила додатково має повздовжню герметизацію водоблокуючими стрічками або порошком, надгладкий екран, накладений поверх жили, та надгладкий міцнопришитий екран, накладений поверх ізоляції, виготовлені з електропровідної зшитої композиції полімеру з домішками 30-40 відсотків чистої пічної або ацетиленової сажі, ізоляція жили накладена з триінгостійкого пероксидозшитого співполімерного термореактивного поліетилену, а захисне покриття з поліетилену високого ступеня щільності. Поверх екрана по ізоляції додатково накладений щонайменше один шар стрічок з електропровідного паперу або полімерної стрічки або нетканого полотна товщиною не менш 0,2 мм з перекриттям 10 %. Поверх шару електропровідних стрічок накладається щонайменше одним шаром екран з мідних дротів, поверх яких спірально накладається мідна стрічка товщиною не менш 0,1 мм і шириною не менш 8 мм або пасма з мідних дротів діаметром не менш 0,1 мм, при цьому максимальна відстань між дротами екрана становить не більше 8 мм. Поверх металевого екрана додатково накладений щонайменше один шар стрічок з електропровідного паперу або полімерної стрічки або нетканого полотна товщиною не менш 0,2 мм з перекриттям 10 %. У жилі з перерізом більш ніж 500 мм кв. додатково накладені електропровідні стрічки, що утримують скручені разом дроти жили. Під захисним покриттям в залежності від марки кабелю накладений шар алюмополімерної стрічки або термічний бар'єр з мідної чи алюмінієвої стрічки або двох склострічок. Технічним результатом корисної моделі є виконання додаткової герметизації жили водоблокуючими елементами, яка унеможливлює та запобігає поширенню вологи і корозії в струмопровідній жилі. Виконання електропровідних екранів по жилі та ізоляції надгладкими, за рахунок введення домішок до електропровідної зшитої композиції, що продовжує термін експлуатації кабелю. Ізоляція жили виконана з триінгостійкого пероксидозшитого співполімерного термореактивного поліетилену. Виконання екрана поверх ізоляції міцнопришитим дозволяє отримати як експлуатаційні, так і виробничі переваги, зокрема для більш високої потужності технологічної лінії при виготовленні екрана міцнопришитим використовуються термостійкі акрилатні полімери. В запропонованій корисній моделі за рахунок використання в захисному покритті поліетилену високої щільності забезпечується підвищена твердість за для протидії механічним 1 UA 94518 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 впливам при прокладанні кабелю, а також діям агресивного навколишнього середовища у вигляді сонячної радіації, вологи та хімічним сполукам, що в свою чергу запобігає розтріскуванню оболонки та попаданню вологи у внутрішні шари кабелю. На кресленні зображена структурна схема запропонованої корисної моделі. 1 - повздовжня герметизація струмопровідної жили водоблокуючими стрічками чи порошком; 2 - струмопровідна багатодротова ущільнена жила; 3 - екран по жилі з електропровідної зшитої композиції; 4 - ізоляція з тріінгостійкого пероксидозшитого співполімерного термореактивного поліетилену; 5 - екран по ізоляції з електропровідної зшитої композиції; 6 - шар стрічок електропровідних паперу або полімерної стрічки або нетканого полотна; 7 - екран з мідних дротів з спірально накладеною мідною стрічкою або пасмом з мідних дротів, що скріплює їх; 8 - шар стрічок електропровідних паперу або полімерної стрічки або нетканого полотна; 9 - шар алюмополімерної стрічки або термічний бар'єр з мідної чи алюмінієвої стрічки або двох скло стрічок; 10 - захисна оболонка. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги, складається з мідної або алюмінієвої струмопровідної багатодротової ущільненої жили (2). Ущільнення жили забезпечує зниження інтенсивності проникнення води. Повздовжня герметизація струмопровідної жили здійснюється водоблокуючими елементами (1) (стрічками чи порошком в залежності від марки кабелю), для запобігання проникнення та поширення вологи в ущільнену жилу. Таке виконання герметизації унеможливлює виникнення водних триінгів в ізоляції зі сторони екрана по жилі; унеможливлює виникнення корозії жили, в наслідок чого зберігається її високий рівень електропровідності. Електропровідні екрани (3), (5) накладають на жилу та виготовляють з електропровідної зшитої композиції полімеру з домішками сажі, для забезпечення більш високих механічних і термічних властивостей екрана. Також домішки ацителенової чи чистої пічної сажі дозволяють зменшити дефекти електропровідної зшитої композиції у вигляді забруднюючих включень та виступів на межі розділу екран/ізоляція, що можуть стати місцями зародження водних та електричних триінгів, які в свою чергу й призводять до пробою кабелю. Ізоляцію (4) жили накладають з триінгостійкого пероксидозшитого співполімерного термореактивного поліетилену, що надає ізоляції високі ізоляційні властивості. Такі характеристики ізоляції забезпечують більш тривале використання кабелю. В звичайному ж поліетилені при роботі кабельної лінії під дією електричного поля в нормальних та аварійних режимах з часом експлуатації виникають електричні та водні триінги, так звані деревовидні утворення, дефекти, що суттєво знижають електричну міцність ізоляції в зоні розвитку триінга. Завдяки додаванню в склад поліетилену спеціальних триінгостійких добавок процеси триінгів призупиняються. Також пероксиднозшитий співполімерний термореактивний поліетилен має ряд механічних, електричних та термічних переваг таких як: стійкість до температурних навантажень, в довготривалому режимі до 90 °С в аварійному до 140 °С, в режимі короткого замикання до 250 °С, високі властивості триінгостійкості, високу механічну стійкість при виникненні механічних зусиль прикладені до ізоляції, високі діелектричні властивості, що дозволяють застосовувати його в широкому діапазоні напруги від 600 В до 500 кВ. Шар стрічок електропровідних паперу або полімерної стрічки або нетканого полотна (6), (8) забезпечують рівномірний розподіл електричного поля в ізоляції та у разі попадання вологи у внутрішні шари кабелю абсорбують та блокують, запобігаючи її поширенню в кабелі. Електричний екран з мідних дротів з спірально накладеною мідною стрічкою, що скріплює їх, або пасма з мідних дротів (7), забезпечує нульовий потенціал полімерного екрана по ізоляції, окрім того забезпечує протікання струмів короткого замикання та зарядних струмів. Ламінована алюмополімерна стрічка (9) з номінальною товщиною алюмінію 0,1 мм. Шов алюмополімерної стрічки повинен бути зварений чи склеєний полімерним складом, що запобігатиме проникненню вологи через шов. Стрічка (9) повинна бути зварена з оболонкою (10). Нанесення зовнішньої захисної оболонки (10) з поліетилену високого ступеня щільності зміцнює оболонку кабелю та захищає його від механічних ушкоджень та впливу навколишнього середовища. Загальна конструкція кабелю з високими експлуатаційними характеристиками дозволяє використовувати кабель при середній та високій напругах 6-110 кВ. Виконання екрана міцно пришитим в порівнянні з легкознімним дозволяє отримати виробничі переваги, які полягають в 2 UA 94518 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 більш високій продуктивності технологічної лінії та меншої кількості відкладень в трубі під час зшивання поліетилену. Термостійкість акрилатів, що використовуються для міцнопришитих електропровідних екранів, перевершує термостійкість ацетатних матеріалів, які легко розкладаються і застосування яких є суттєвим в технології виготовлення саме легкознімних екранів. Таким чином, підвищення ступеня нагріву для збільшення швидкості зшивання приводить й до збільшення швидкості і ступеня розкладання електропровідного матеріалу в легкознімних екранах. Відомості, які підтверджують можливість здійснення корисної моделі: 1. Приклад кабелю силового середньої напруги. Були виготовлені зразки кабелю середньої напруги 6, 10, 15, 20 та 35 кВ перерізом від 35 мм. кв. до 1000 з алюмінієвими жилами та перерізом 35-800 мм кв. з мідними жилами. Елементи зразків виготовлені з поздовжньою герметизацією жили за допомоги водоблокуючих стрічок. Струмопровідні жили ущільнені, не менше 93 % щільності. Зразки понад 500 мм кв. виготовлені з стрічковими екранами, що утримують дроти жил великого перерізу, та запобігають "затіканню" матеріалу електропровідного екрана по жилі між повивами дротів. Екрани по жилі, ізоляція та екрани по ізоляції виготовлені одночасно методом потрійної екструзії. Екрани виготовлені з електропровідної зшитої композиції, надгладкими, з домішками надчистої сажі, екран по ізоляції виконано міцнопришитим. Ізоляція виготовлена із тріінгостійкого термореактивного зшитого поліетилену. Поверх екрана по ізоляції накладено шар електропровідної водоблокуючої стрічки. Металевий екран виконаний з мідних дротів, поверх яких спірально накладено мідна стрічка товщиною не менш 0,1 мм і шириною не менш 8 мм. Поверх металевого екрана методом обмотки накладено шар електропровідної водоблокуючої стрічки. Поверх накладена алюмополімерна стрічка поздовжньо та у місці з'єднання склеєна полімерним складом. Алюмополімерна стрічка міцнопришита до захисної зовнішньої оболонки. Зовнішня оболонка виконана з поліетилену високого ступеню щільності, та полівінілхлоридного пластикату. Всі зразки пройшли випробовування згідно вимог HD 620 та HD 605 та повністю відповідають вищевказаним стандартам. Застосування кабелів можливе в сухих ґрунтах, в ґрунтах з підвищеною вологістю, в болоті, а також у воді (в несуднохідних водоймах) при дотриманні вимог що запобігають механічному пошкодженню кабелю. Також кабелі можуть експлуатуватися в землі незалежно від степені корозійної активності ґрунтів і на трасах без обмеження різниці рівнів. Допускається прокладення кабелю на повітрі. 2. Приклад кабелю силового високої напруги. Були виготовлені зразки кабелю високої напруги 64/110 кВ перерізом 400, 630, 800 мм кв. з алюмінієвими жилами. Елементи зразків виготовлені з поздовжньою герметизацією жили за допомоги водоблокуючих стрічок. Струмопровідні жили ущільнені, не менше 93 % щільності. Зразки понад 500 мм кв. виготовлені з стрічковими екранами, що утримують дроти жил великого перерізу, та запобігають "затіканню" матеріалу електропровідного екрана по жилі між повивами дротів. Екрани по жилі, ізоляція та екрани по ізоляції виготовлені одночасно методом потрійної екструзії. Екрани виготовлені з електропровідної зшитої композиції, надгладкими, з домішками надчистої сажі, екран по ізоляції виконано міцнопришитим. Ізоляція виготовлена із тріінгостійкого термореактивного зшитого поліетилену. Поверх екрана по ізоляції накладено шар електропровідної водоблокуючої стрічки. Металевий екран виконаний з пасма з мідних дротів діаметром не менш 0,1 мм, при цьому максимальна відстань між дротами екрана становить не більше 8 мм. Поверх металевого екрана методом обмотки накладено шар електропровідної водоблокуючої стрічки. Поверх накладена алюмополімерна стрічка поздовжньо та у місці з'єднання склеєна полімерним складом. Алюмополімерна стрічка міцнопришита до захисної зовнішньої оболонки. Зовнішня оболонка виконана з поліетилену високого ступеню щільності. Всі зразки пройшли випробовування згідно вимог МЭК 60840 та повністю відповідають вищевказаним стандартам. Кабелі високої напруги призначені для передачі та розподілу електричної енергії в трьохфазних мережах на номінальну змінну напругу 64/110 кВ частотою 50 Гц, для прокладення в землі (траншея чи бетонних лотках), а також у воді (в несудноходних водоймах) якщо кабель захищений від механічних пошкоджень. Допускається прокладення на повітрі без захисту від сонячної радіації в тому числі в кабельних спорудах, при умові забезпечення додаткових заходів протипожежного захисту. Для кабелів середньої та високої на напруги з пероксидною технологією зшивання поліетилену ізоляції є обов'язковий процес дегазації кабельної серцевини (жила з екраном по жилі, ізоляції та екраном по ізоляції). Це необхідно оскільки в пероксидній технології зшивання кабелі зберігають в своїй структурі певну кількість побічних продуктів розпаду пероксиду. Ці побочні продукти можуть здійснити вплив на технічні характеристики кабелю та довговічність 3 UA 94518 U кабельної лінії. Для пришвидшення процесу природної дегазації, до накладення металічного екрана, кабельну серцевину піддають термообробці в спеціальних нагріваючих камерах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 20 25 30 1. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги, що складається з мідної або алюмінієвої струмопровідної багатодротової ущільненої жили, електропровідних екранів по жилі та ізоляції, захисного покриття, який відрізняється тим, що жила додатково має повздовжню герметизацію водоблокуючими стрічками або порошком, надгладкий екран, накладений поверх жили, та надгладкий міцнопришитий екран, накладений поверх ізоляції, виготовлені з електропровідної зшитої композиції полімеру з домішками 30-40 відсотків чистої пічної або ацетиленової сажі, ізоляція жили накладена з триінгостійкого пероксидозшитого співполімерного термореактивного поліетилену, а захисне покриття з поліетилену високого ступеня щільності. 2. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що поверх екрана по ізоляції додатково накладений щонайменше один шар стрічок з електропровідного паперу або полімерної стрічки, або нетканого полотна товщиною не менш 0,2 мм з перекриттям 10 %. 3. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги за пп. 1, 2, який відрізняється тим, що поверх шару електропровідних стрічок накладається щонайменше одним шаром екран з мідних дротів, поверх яких спірально накладається мідна стрічка товщиною не менш 0,1 мм і шириною не менш 8 мм або пасма з мідних дротів діаметром не менш 0,1 мм, при цьому максимальна відстань між дротами екрана становить не більше 8 мм. 4. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги за пп. 1-3, який відрізняється тим, що поверх металевого екрана додатково накладений щонайменше один шар стрічок з електропровідного паперу або полімерної стрічки, або нетканого полотна товщиною не менш 0,2 мм з перекриттям 10 %. 5. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що у жилі з перерізом більш ніж 500 мм кв. додатково накладені електропровідні стрічки, що утримують скручені разом дроти жили. 6. Одножильний силовий кабель середньої чи високої напруги за п. 1, який відрізняється тим, що під захисним покриттям в залежності від марки кабелю накладений шар алюмополімерної стрічки або термічний бар'єр з мідної чи алюмінієвої стрічки або двох склострічок. 4 UA 94518 U Комп’ютерна верстка С. Чулій Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 5