КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ Российский патент 2018 года по МПК H01B7/17 

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении до 1000 В частотой до 100 Гц.

Известны силовые кабели марки АВВГ, имеющие токопроводящие жилы из алюминия, изоляцию и оболочку из поливинилхлоридных композиций (ГОСТ 31996-2012 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ»).

Однако, проблемным вопросом применения кабелей с алюминиевыми жилами, например, в электропроводках жилых и общественных зданий, являются контактные соединения. Стандартные технические решения в соединителях и розетках, заключающиеся в использовании стальных винтов вместо медных и латунных, приводят к ухудшению (ослаблению) контактного соединения в процессе эксплуатации. Это обусловлено различием теплового расширения контактирующих элементов и ползучестью алюминия. Так как алюминий и сталь расширяются и сжимаются с разной скоростью при разных нагрузках и температурах, то площадь контакта постепенно уменьшается, что приводит к увеличению электросопротивления контактного соединения.

Вторым негативным моментом при использовании кабелей и проводов с алюминиевыми жилами для электропроводок в зданиях является такое свойство алюминия как ползучесть, которое характеризуется скоростью изменения размеров материала в течение определенного времени при воздействии механической нагрузки и температуры. Явление ползучести свойственно многим металлам, однако, их скорость ползучести может существенно отличаться. Алюминиевая проволока, используемая в качестве токопроводящей жилы (ТПЖ) кабелей и проводов, имеет высокую скорость ползучести в отличие от сплавов на основе алюминия, содержащих в т.ч. железо, цинк, кремний.

Кроме этого, имеют место механические разрушения (излом) токопроводящих алюминиевых жил при монтаже (перемонтаже) проводок в зданиях. Применяемая алюминиевая проволока обладает невысокой стойкостью к многократным перегибам - количество перегибов на угол 90° от исходного положения образца в обе стороны при испытании по ГОСТ 1579-93 составляет не более 10.

Технический результат заключается в повышении надежности силовых кабелей за счет повышения характеристик пожарной безопасности, повышения стабильности переходного сопротивления контактных соединений и стойкости к многократным перегибам, не менее 10 перегибов на угол 90° от исходного положения в обе стороны при испытании по ГОСТ 1579-93.

Технический результат достигается тем, что в кабеле силовом, содержащем, по крайней мере, одну токопроводящую жилу с пластмассовыми изоляцией и наружной оболочкой, токопроводящие жилы изготовлены волочением с последующим отжигом из катанки из алюминиевого сплава, включающего следующие компоненты масс %: алюминий до 99%, железо 0,3-1,0%, цинк до 0,1%, кремний до 0,15%, галлий до 0,03%, медь до 0,3%, магний до 0,05%.

Токопроводящая жила выдерживает не менее 10 перегибов на угол 90° от исходного положения в обе стороны при испытании по ГОСТ 1579-93 и может быть выполнена однопроволочной с временным сопротивлением при максимальной нагрузке 75-130 МПа и относительным удлинением при разрыве 5%-20% или многопроволочной.

Кабель может быть снабжен внутренней оболочкой, наложенной поверх изоляции или скрученных в сердечник изолированных жил.

Изоляция может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 32 с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс.) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 120 мг/г, наружная оболочка может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 35, с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс.) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 100 мг/г, а внутренняя оболочка может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 40, с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс.) не более 120 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 50 мг/г.

Изоляция может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 1110 или Элигран 1110 или Башгран 1110, наружная оболочка может быть из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 2110 или Элигран 2110 или Башгран 2110, внутренняя оболочка может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 3110 или Элигран 3110 или Башгран 3110.

Изоляция, наружная оболочка и внутренняя оболочка могут быть выполнены из поливинилхлоридных пластикатов пониженной пожарной опасности, относящихся к группам умеренно опасных и/или малоопасных по токсичности продуктов горения и применение которых обеспечивает значение эквивалентного показателя токсичности продуктов горения кабельного изделия не менее 121 г/м³, при этом изоляция может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 1010 или Элигран 1010, наружная оболочка может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 2010 или Элигран 2010, внутренняя оболочка может быть выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 3010 или Элигран 3010.

Изоляция может быть выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 28, наружная оболочка может быть выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35, а внутренняя оболочка может быть выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40, при этом изоляция может быть выполнена из полимерной композиции марки Винтес 1110 или Промвулк 13633 или Lekron VHF-40 или из сшиваемой полимерной композиции, не содержащей галогенов, наружная оболочка может быть выполнена из полимерной композиции марки Винтес 2010 или Промвулк 33622 или Lekron VHF-38, а внутренняя оболочка может быть выполнена из полимерной композиции марки Винтес 3020 или Промвулк 23633 или Lekron VHF-44.

Кабель может быть снабжен экраном, выполненным из медных лент или медных проволок, соединенных медной лентой или пасьмой и наложенным поверх внутренней оболочки и броней из двух стальных оцинкованных лент, или из стальных проволок или проволок из алюминия

Сущность изобретения поясняется чертежом.

Примененные для изготовления предлагаемого кабеля поливинилхлоридные композиции, как для кабелей общепромышленного исполнения, так и поливинилхлоридные пластикаты пониженной пожарной опасности, а также полимерные композиции, не содержащие галогенов, выпускаются промышленно и широко применяется при изготовлении кабелей.

Токопроводящие жилы 1 изготавливают из проволок из алюминиевого сплава, включающего следующие компоненты масс %: алюминий до 99%, железо 0,3-1,0%, цинк до 0,1%, кремний до 0,15%, галлий до 0,03%, медь до 0,3%, магний до 0,05%.

Проволока из указанного сплава в процессе традиционного для электрических кабелей волочения катанки и последующего отжига при температурах 240 - 400°С (в случае выдержки не более 1 ч) получает необходимые свойства для достижения указанного технического результата. Указанные операции могут осуществляться при раздельных процессах или отжига во время волочения в случае применения соответствующего оборудования, широко используемого в кабельной промышленности.

Скрутку элементов кабеля производят на обычном крутильном оборудовании. Изоляцию 2, наружную 3 и внутреннюю 4 оболочки накладывают на экструзионном оборудовании.

Наложение экрана 5 из медных лент или медных проволок и брони 6 из стальных проволок или проволок из алюминия или алюминиевого сплава осуществляют на известном оборудовании, традиционно применяемом в кабельной промышленности.

Наложение брони 6 из стальной оцинкованной ленты производиться на бронировочных машинах, традиционно применяемых в кабельной промышленности.

Образцы предлагаемых кабелей были испытаны на стойкость к многократным перегибам на угол 90° от исходного положения образца в обе стороны при испытании по ГОСТ 1579-93, а также был определен рост электрического сопротивления контактного соединения при испытании по ГОСТ 17441-84.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Изобретение относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией и оболочкой, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках при переменном напряжении до 1000 В частотой до 100 Гц. Токопроводящие жилы 1 изготавливают из проволок из алюминиевого сплава, включающего следующие компоненты, масс. %: алюминий до 99%, железо 0,3-1,0%, цинк до 0,1%, кремний до 0,15%, галлий до 0,03%, медь до 0,3%, магний до 0,05%. Технический результат - повышение эксплуатационных и монтажных характеристик кабеля. 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Кабель силовой, содержащий по крайней мере одну токопроводящую жилу с пластмассовыми изоляцией и наружной оболочкой, отличающийся тем, что токопроводящие жилы изготовлены из катанки из алюминиевого сплава, включающего следующие компоненты, масс. %: алюминий до 99%, железо 0,3-1,0%, цинк до 0,1%, кремний до 0,15%, галлий до 0,03%, медь до 0,3%, магний до 0,05%.

2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила выполнена однопроволочной с временным сопротивлением при максимальной нагрузке 75-130 МПа, относительным удлинением при разрыве 5-20% и выдерживает не менее 10 перегибов на угол 90° от исходного положения в обе стороны.

3. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что токопроводящая жила выполнена многопроволочной и выдерживает не менее 10 перегибов на угол 90° от исходного положения в обе стороны.

4. Кабель по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что изоляция выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 32 с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 120 мг/г, наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 35, с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс) не более 150 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 100 мг/г.

5. Кабель по п. 4, отличающийся тем, что изоляция выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 1110, или Элигран 1110, или Башгран 1110, наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 2110, или Элигран 2110, или Башгран 2110.

6. Кабель по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов пониженной пожарной опасности, относящихся к группам умеренно опасных и/или малоопасных по токсичности продуктов горения и применение которых обеспечивает значение эквивалентного показателя токсичности продуктов горения кабельного изделия не менее 121 г/м³.

7. Кабель по п. 6, отличающийся тем, что изоляция выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 1010 или Элигран 1010, наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 2010 или Элигран 2010.

8. Кабель по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что изоляция выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 28, наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35.

9. Кабель по п. 8, отличающийся тем, что изоляция выполнена из полимерной композиции марки Винтес 1110, или Промвулк 13633, или LekronVHF-40 или из сшиваемой полимерной композиции, не содержащей галогенов, наружная оболочка из полимерной композиции марки Винтес 2010, или Промвулк 33622, или LekronVHF-38.

10. Кабель по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что снабжен внутренней оболочкой, наложенной поверх изоляции или скрученных изолированных жил.

11. Кабель по п. 4, отличающийся тем, что снабжен внутренней оболочкой, наложенной поверх изоляции или скрученных изолированных жил, выполненной из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с кислородным индексом не менее 40, с максимальной удельной оптической плотностью дыма при горении и тлении (Д_макс) не более 120 и с массовой долей хлористого водорода, выделяющегося при горении, не более 50 мг/г.

12. Кабель по п. 11, отличающийся тем, что внутренняя оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 3110, или Элигран 3110, или Башгран 3110.

13. Кабель по п. 6, отличающийся тем, что снабжен внутренней оболочкой, наложенной поверх изоляции или скрученных изолированных жил, выполненной из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, относящегося к группам умеренно опасных или малоопасных по токсичности продуктов горения и применение которого обеспечивает значение эквивалентного показателя токсичности продуктов горения кабельного изделия не менее 121 г/м³.

14. Кабель по п. 13, отличающийся тем, что внутренняя оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности марки Лоусгран 3010 или Элигран 3010.

15. Кабель по п. 8, отличающийся тем, что снабжен внутренней оболочкой, наложенной поверх изоляции или скрученных изолированных жил, выполненной из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40.

16. Кабель по п. 15, отличающийся тем, что внутренняя оболочка выполнена из полимерной композиции марки Винтес 3020, или Промвулк 23633, или LekronVHF-44.

17. Кабель по п. 10, отличающийся тем, что снабжен поверх внутренней оболочки экраном, выполненным из медных лент или медных проволок, соединенных медной лентой или пасьмой, и наложенным поверх внутренней оболочки.

18. Кабель по п. 10, отличающийся тем, что снабжен поверх внутренней оболочки броней из двух стальных оцинкованных лент, или из стальных проволок, или проволок из алюминия или алюминиевого сплава, наложенной поверх внутренней оболочки.