СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ С БУМАЖНОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, ПРОПИТАННОЙ НЕСТЕКАЮЩИМ СОСТАВОМ Российский патент 1997 года по МПК H01B13/00 H01B13/32 

Изобретение относится к кабельной технике, в частности к технологии изготовления силовых кабелей с бумажной изоляцией, используемых для передачи электроэнергии.

Известен способ изготовления силовых кабелей из меди и алюминия, включающий подготовительный процесс, предусматривающий резку бумаги, варку масло-канифольного пропиточного состава, наложение бумажной изоляции, сушку, пропитку и охлаждение, наложение оболочки из брони и защитных покровов [1]
Недостаток этого технологического процесса заключается в том, что усложняется контроль качества готового кабеля, пропитка в масло-канифольном составе приводит к ограничениям в эксплуатации.

Технический результат, достигаемый изобретением на способ изготовления силового кабеля, состоит в том, чтобы повысить эксплуатационные характеристики, в частности допустимую рабочую температуру и качество продукции, сократить затраты на изготовление кабеля и ускорить процесс изготовления кабеля.

Это достигается, согласно изобретению, тем, что в способе изготовления силовых кабелей, включающем процессы резки бумаги, изготовление бумажных жгутов, варку масло-канифольного пропиточного состава, наложение бумажной изоляции, общую скрутку, сушку, пропитку и охлаждение, наложение оболочки из алюминия или свинца, брони и защитных покровов, пропиточный состав содержит полиэтиленовый воск низкого давления, получаемый в качестве отходов в производстве полиэтилена в количестве 0,8 30% канифоль 2 8% остальное - масло КМ-22 или П-28, а пропитка осуществляется путем выдержки кабеля в пропиточном составе под вакуумом в пределах 5 10 мм с температурой в пределах от 120 до 180^oC в течение 20 -30 ч.

При снижении содержания полиэтиленового воска ниже 0,8% работа при нормальных условиях эксплуатации приведет к повреждению кабеля вследствие стекания состава, если содержание превысит 30% значительно увеличивается время пропитки и ухудшаются свойства изоляции. Снижение вакуума ниже 5 мм рт.ст. очень трудно (почти невозможно) достигнуть на используемом технологическом оборудовании. Более чем 10 мм рт.ст. не дает удаления всей влаги из бумаги, что ухудшает качество пропитки.

При температуре пропиточного состава ниже 120^oC качество пропитки кабеля будет хуже, чем у прототипа, а при температуре более 180^oC ухудшается качество бумаги: появляется хрупкость, ломкость, происходит перегрев бумажной изоляции.

Изменение рецептуры пропиточного состава и режима пропитки позволяет заменить дорогостоящие загустители более дешевым воском полиэтиленовым, повысить длительно допустимую рабочую температуру с 65^oC до 80^oC и токовые нагрузки на токопроводящие жилы.

На фиг.1 изображена схема способа изготовления силовых кабелей с бумажной изоляцией.

1. Приготовление травильного раствора.

2. Приготовление раствора нейтрализации.

3. Травление медной катанки.

4. Приготовление волочильной эмульсии.

5. Волочение и отжиг медной проволоки.

6. Скрутка и уплотнение медных жил.

7. Волочение алюминиевой жилы.

8. Отжиг алюминиевой жилы.

9. Резка бумаги.

10. Наложение бумажной изоляции на медные и алюминиевые жилы.

11. Изготовление бумажных жгутов.

12. Общая скрутка.

13. Варка пропиточного состава.

14. Сушка, пропитка и охлаждение кабеля.

15. Наложение алюминиевой или свинцовой оболочки.

16. Наложение брони и защитных покровов.

Изготовление силовых кабелей с бумажной пропитанной изоляцией производится следующим образом.

В специальной емкости приготавливается травильный раствор, представляющий собой разбавленную серную кислоту концентрацией в пределах 5 14% Раствор приготовляется путем заливки воды в концентрированную серную кислоту, температура травильного раствора должна быть 40 60^oC и поддерживается в процессе травления.

В другой емкости приготовляется раствор нейтрализации, представляющий собой мыльно-щелочной раствор щелочностью 0,03 0,15% Раствор приготовляется путем растворения 12 кг 60%-ного хозяйственного мыла и твердого едкого натра в количестве 2,5 кг на 100 л воды. Смесь подогревается острым паром до кипения и доводится до однородности путем перемешивания. Температура раствора нейтрализации выбирается в пределах 60 70^oC.

Несколько бухт медной катанки с помощью электротельфера собираются на медные стропы в пакеты, массой не превышающие 2000 кг, и погружаются в ванну травления на 10 30 мин до приобретения катанкой светло-розового цвета.

После этого пакет бухт поднимается над ванной и в течение 0,5 1 мин производится сток раствора, далее пакет подается в ванну активной промывки от остатков травильного раствора и медной пыли. Время промывки 2 5 мин. Давление воды 3 5 атм.

По окончании промывки пакет бухт погружается в ванну нейтрализации на 0,5 -2 мин для удаления остатков раствора серной кислоты с поверхности катанки. По окончании процесса нейтрализации катанка поступает к волочильным машинам.

Для волочения медной проволоки используется волочильная эмульсия, она представляет собой водный раствор кореандрового масла и едкого натра.

Для приготовления волочильной эмульсии сначала приготавливается компаунд путем добавления на 100 кг масла 10 л воды. Смесь активно перемешивается, подогревается до кипения "острым паром". В полученную смесь тонкой струей вливается едкий натр в количестве 18 кг. Продолжительность слива 1 2 ч. По окончании слива едкого натра включить обогрев и при включенной мешалке продолжать варить смесь в течение 25 30 мин.

Полученный компаунд в количестве 120 кг разбавляется водой в соотношении 1:1. Жирность разбавленного компаунда должна быть 40 45% щелочность 6%
Компаунд на волочильных машинах разбавляется до получения эмульсии жирностью 4 6% и щелочностью 0,2 -0,6%
В волочильной машине предварительно протравленная медная катанка диаметром 8 0,2 мм, проходя через систему фильер, согласно маршруту: 8,00-7,50-6,50-5,50-4,40-4,10-3,66-3,25-2,87-2,55-2,24 вытягивается проволока диаметром 2,24 0,2 мм.

В процессе волочения проволока непрерывно отжигается до относительного удлинения не менее 30% при токе отжига 1150 А и напряжении 30 В. Линейная скорость волочения 270 м/мин. Проволока принимается на барабан с диаметром щеки 500 мм. Вес проволоки на барабане 350 10 кг.

Волочение алюминия производится на волочильной машине. Волочильная смазка готовится непосредственно на машине путем добавления в масло цилиндровое "Вапор" серы в количестве 2 3% В зависимости от изготавливаемого сечения используется катанка диаметром 14 0,5, 19 0,8, 20 0,9 мм. Линейная скорость волочения 30 м/мин. Отдающая тара бухта алюминиевая весом 1200 - 1500 кг. Жила принимается на барабан с диаметром щеки 1200 мм. Вес жилы в барабане 700 900 кг.

Сухой отжиг алюминиевой жилы производится с целью снятия нагартовки, полученной в процессе волочения, в шахтной печи прямоугольной формы мощностью 100 кВт. Отжигу подвергается алюминиевая жила сечением свыше 70 кв. мм по следующей технологии: температура 420 15^oC, время отжига, в зависимости от сечения, 7 9 ч. Время остывания 20 ч. Отожженная проволока должна иметь временное сопротивление 6,5 кгс/кв.мм и относительное удлинение не менее 32%
После волочения с отжигом медные проволоки скручиваются в секторную жилу с уплотнением до необходимого размера. Линейная скорость скрутки 17 м/мин. Длина жилы на приемном барабане в зависимости от сечения 2,5 3,0 км.

Для изолирования жил на бумагорезательной машине производится резка рулонов кабельной бумаги шириной 500 1000 мм. Ширина нарезаемых роликов в зависимости от изолируемого сечения находится в пределах от 18 до 32 мм. Скорость нарезания 300 м/мин.

Для заполнения межжельного пространства в кабеле скручиваются бумажные жгуты со скоростью 300 м/мин.

На алюминиевые или скрученные уплотненные медные жилы накладывается изоляция из бумажных лент шириной в зависимости от сечения от 18 до 22 мм. Толщина изоляции в зависимости от напряжения кабеля находится в пределах от 2,0 до 2,75 мм. Скорость изолирования находится в пределах 7 8 м/мин. Длина изолированной жилы в зависимости от изолируемого сечения 1,5 4 км.

Изолированные бумажными лентами алюминиевые или уплотненные скрученные медные жилы скручиваются в кабель на машине общей скрутки. Одновременно со скруткой укладываются бумажный жгут, поясная изоляция и экран из электропроводящей бумаги, бумажные ленты поясной изоляции накладываются с зазором, ширина лент, в зависимости от сечения кабеля, от 24 до 30 мм. Линейная скорость скрутки от 7 до 13 м/мин в зависимости от сечения кабеля. Скрученная заготовка кабеля укладывается в пропиточную корзину диаметром 3,0 мм. Длина скрутки от 1,5 до 4 км.

Существенно улучшенная технология приготовления пропиточного состава, в которую внесены изменения, заключается в следующем. В массоварочный котел заливается масло и нагревается до 125 10^oC. Выдерживается в течение 3 ч до полного исчезновения образования пены. Канифоль сосновая размельчается на куски, загружается в массоварочный котел и перемешивается при температуре 125 10^oC до полного растворения канифоли, но не менее 0,5 ч. Затем загружается полиэтиленовый воск и перемешивается до полного растворения и прекращения образования пены. Общее время варки при атмосферном давлении не менее 12 ч. Затем масса загружается в дегазатор. Сушка и пропитка с охлаждением кабеля ведутся в режиме, существенно улучшающем качество кабеля. Скрученный кабель в корзине загружается в пропиточный вакуумный котел. Разогрев производится за счет обогрева котла паром и электрическим разогревом жил кабеля до температуры изоляции 125 -5^oC, при одновременном вакуумировании котла до остаточного давления не более 10 мм рт.ст.

Ток сушки не должен превышать на алюминиевых жилах сечение 35 мм 210 А, 50 300 А, 70 и выше 360 А. Для медных жил 25 мм 115 А, 70 мм и выше 360 А. Соединение жил кабелей сечением до 150 кв.мм параллельное, 185 и 240 кв. мм последовательное. Общее время сушки кабеля под вакуумом не менее 5 ч. После достижения вакуумного разрежения 5 -10 мм рт.ст. производится выдержка 4 ч и заливка разогретой пропиточной массой в течение 1 ч. Затем производится пропитка под вакуумом в течение 4 ч до полного прекращения пенообразования и пропитка под атмосферным давлением в течение 7 9 ч. Нужную температуру состава поддерживают в процессе пропитки. Температура не должна снижаться ниже 120^oC, но и не должна подниматься выше 180^oC. Общее время пропитки кабеля должно находиться в пределах 10 30 ч. Слив пропиточной массы из котла рекомендуется осуществлять при температуре 118^oC, то есть перед сливом пропиточной массы прекращают поддерживать ее температуру и при достижении 118^oC производят слив.

После окончания цикла сушки и пропитки производится охлаждение кабеля и слив массы при температуре выше температуры каплепадения (плавления) воска полиэтиленового.

Пропитанный кабель поступает в зависимости от предъявляемых требований на наложение алюминиевой или свинцовой оболочки. Наложение алюминиевой оболочки производится на гидравлическом прессе, свинцовой на червячном. Скорость прессования алюминиевой оболочки в зависимости от сечения кабеля от 14 до 31 м/мин, свинцовой от 7 до 15 м/мин.

На кабель с оболочкой наносится слой битума, синтетических и бумажных лент, накладываются броня из стальных лент или проволок и наружные защитные покровы. Наружный покров состоит из слоев битума и нитей стеклопряжи. Скорость наложения брони и защитных покровов в зависимости от сечения кабеля от 7 до 12,5 м/мин.

Изменение пропиточного состава в совокупности с режимом пропитки, охлаждения и слива позволяют увеличить срок службы при более высоких температурах его эксплуатации.

Использование: изобретение относится к кабельной технике, в частности к технологии изготовления силовых кабелей с бумажной изоляцией, используемых для передачи электроэнергии. Технический результат - повышение эксплуатационных характеристик кабеля, качества кабеля, сокращение затрат на изготовление и ускорение процесса изготовления кабеля. Сущность изобретения: способ изготовления силового кабеля включает подготовку бумаги, варку пропиточного состава, содержащего техническое изоляционное масло и канифоль, наложение на жилы бумажной изоляции, сушку, пропитку нагретым пропиточным составом в вакуумном котле в два этапа - под вакуумом и атмосферным давлением, слив пропиточного состава из котла, охлаждение и последующее наложение оболочки, брони и защитных покровов. В процессе варки пропиточного состава в него дополнительно добавляют полиэтиленовый воск в количестве 0,8 - 20% от общей массы пропиточного состава, а канифоль - в количестве 2 - 8% от общей массы пропиточного состава, техническое изоляционное масло - остальное, пропитку ведут в течение 20 -30 ч при температуре 120 - 180^oC, причем этап пропитки под вакуумом осуществляют при 5 - 10 мм рт.ст. до полного прекращения пенообразования, а слив пропиточного состава из котла производят при температуре выше температуры плавления полиэтиленового воска. 1 ил.

Способ изготовления силовых кабелей с бумажной изоляцией, включающий подготовку бумаги, варку пропиточного состава, содержащего техническое изоляционное масло и канифоль, наложение на жилы бумажной изоляции, сушку, пропитку нагретым пропиточным составом в вакуумном котле в два этапа под вакуумом и атмосферном давлении, слив пропиточного состава из котла, охлаждение и последующее наложение оболочки, брони и защитных покровов, отличающийся тем, что в процессе варки пропиточного состава в него дополнительно добавляют полиэтиленовый воск в количестве 0,8 30,0% от общей массы пропиточного состава, а канифоль в количестве 2 8% от общей массы пропиточного состава, техническое изоляционное масло остальное, пропитку ведут в течение 10 30 ч при 120 180^oС, причем этап пропитки под вакуумом осуществляют при 5 10 мм рт.ст. до полного прекращения пенообразования, а слив пропиточного состава из котла производят при температуре выше температуры плавления полиэтиленового воска.