СИЛОВОЙ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ (ВАРИАНТЫ) Российский патент 2021 года по МПК H01B13/32 

Заявляемое в качестве изобретения техническое решение относится к области электротехники, а именно к конструкциям кабелей силовых на переменное напряжение 6-35 кВ частотой 50 Гц, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках, находящихся во взрывоопасных зонах.

Заявляется три различных варианта исполнения силового кабеля, соответствующие критерию «единства изобретения», т.к. они описывают объекты одного вида, предназначенные для одинаковых целей и направленные на один технический результат.

Перед разработчиками всех трех вариантов конструкций, отличающихся между собой количеством токопроводящих жил и исполнением крана, выполняющего функцию выравнивания электрического поля в кабеле и защитную функцию при рабочем и аварийном режимах, стояла задача создания силовых кабелей с повышенной продольной герметичностью, удовлетворяющим требованиям по продольной герметичности в соответствии с ГОСТ 58342-2019.

Определим термины, используемые в описании.

«Взрывоопасная зона» (см. ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011. Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования) – часть замкнутого или открытого пространства, в котором присутствует или может образоваться взрывоопасная среда в объеме, требующем специальных мер защиты при конструировании, изготовлении, монтаже и эксплуатации оборудования.

«Взрывоопасная среда» (см. ГОСТ Р МЭК 60079-0-2011. Взрывоопасные среды. Часть 0. Оборудование. Общие требования) – смесь с воздухом, при атмосферных условиях, горючих веществ в виде газа, пара, тумана, пыли, волокон или летучих частиц, в которой после воспламенения происходит самоподдерживающееся распространение пламени.

СИЛОВОЙ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ (ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ)

В результате патентно-информационного поиска выявлено техническое решение (см. RU 57958 U1, 17.01.2006) ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ, ОГНЕСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ, включающий: одну или несколько токопроводящих жил с изоляцией из резины с дополнительным огнестойким барьером в виде обмотки с перекрытием одной или двумя слюдяными лентами, герметизированными вулканизующимся диэлектрическим составом, который заполняет все пустоты под и между лентами, а также места перекрытия лент; заполнители для междупроволочных, подизоляционных и междужильных пустот; оболочку из резины; общий экран кабеля обеспечивается за счет введения термического барьера слюдяными лентами дополнительно к рабочей электрической изоляции. Известный кабель сохраняет способность передачи электрической энергии при воздействии пламени во время пожара. Герметичность может быть обеспечена за счет заполнения всех пустот в кабеле специальными герметизирующими составами, имеющими высокую адгезию к конструктивным элементам кабеля.

Недостатком известного устройства является то, что в нем герметизация выполнена между конструктивным элементам кабеля, а проблема герметизации пространства между проволоками в токопроводящих жилах не была решена.

Технический результат от использования заявляемого решения кабеля – создание одножильного кабеля, в котором предотвращено продольное распространение газовой взрывоопасной среды, пригодного для использования во взрывоопасных зонах.

Результат достигнут за счет того, что внутри кабеля отсутствуют пустоты, через которые могут распространяться взрывоопасные газы, это достигается использованием следующих технических решений:

- в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, межпроволочное пространство заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена;

- внутренняя оболочка экструдирована с обжатием непосредственно поверх проволочного экрана без наложения разделительного слоя, при этом свободное пространство между проволоками экрана заполнено материалом внутренней оболочки из безгалогенной композиции или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

Конструкция кабеля по первому варианту исполнения приведена на Фиг. 1, где:

1 – токопроводящая жила;

2 – полупроводящий экран по токопроводящей жиле;

3 – изоляция;

4 – полупроводящий экран по изоляции;

14 – демпфирующий слой;

10 – экран из медных проволок;

11 – внутренняя оболочка, заполняющая промежутки между проволоками экрана;

9 – наружная оболочка.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЯ

Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ включительно, одножильный, с медной токопроводящей жилой круглой формы содержит:

- токопроводящую жилу 1, выполненную из медных проволок, скрученных между собой, в которой по каждому внутреннему повиву наложен герметик на основе бутилкаучука и полибутена, в результате чего все межпроволочное пространство заполнено герметиком;

- трехслойную изоляцию токопроводящих жилы, выполненную из полупроводящего экрана по жиле 2, слоя изоляции 3, полупроводящего экрана по изоляции 4, где слои нанесены методом экструзии, при этом второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен или из сшитого полиэтилена, или из компаунда на основе полипропилена, или из этиленпропиленовой резины;

- демпфирующий слой 14, выполненный из полупроводящей ленты;

- экран из медных проволок 10;

- внутреннюю оболочку 11, экструдированную с обжатием непосредственно поверх проволочного экрана без наложения разделительного слоя, при этом свободное пространство между проволоками экрана заполнено материалом внутренней оболочки;

- наружную оболочку 9, которая выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, или из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

Кабель может быть изготовлен на оборудовании для кабельного производства, в состав которого входит оборудование для экструзии.

Пример 1

Кабель силовой, предназначенный для работы во взрывоопасных зонах, на напряжение 35 кВ с круглой медной токопроводящей жилой 1 сечением 300 мм², изготовленной с наложением по каждому внутреннему повиву проволок герметика на основе бутилкаучука и полибутена, поверх которой наложены послойно полупроводящий слой из полимерного материала по жиле 2, изоляция из сшитого полиэтилена 3, полупроводящий слой по изоляции из полимерного материала 4. Поверх обмоткой наложена полупроводящая лента 14, выполняющая демпфирующую роль. На полупроводящую ленту наложен медный проволочный экран со спирально наложенной поверх медной лентой с зазором 10, поверх экрана накладывается внутренняя оболочка 11 с обжатием из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности. Поверх наносится наружная оболочка 9 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

СИЛОВОЙ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ (ВТОРОЙ ВАРИАНТ)

Силовой герметизированный кабель (далее по тексту – кабель) представляет собой трехжильный кабель с экраном, расположенным поверх скрученных токопроводящих жил.

При определении «уровня техники» для данного кабеля были проанализированы признаки, влияющие на герметичность как токопроводящих жил, так и всего внутреннего пространства кабеля.

В результате поиска выявлено техническое решение (см. RU 57958 U1, 17.01.2006) ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ, ОГНЕСТОЙКИЙ КАБЕЛЬ, включающий: одну или несколько токопроводящих жил с изоляцией из резины с дополнительным огнестойким барьером в виде обмотки с перекрытием одной или двумя слюдяными лентами, герметизированными вулканизующимся диэлектрическим составом, который заполняет все пустоты под и между лентами, а также места перекрытия лент; заполнители для междупроволочных, подизоляционных и междужильных пустот; оболочку из резины; общий экран кабеля обеспечивается за счет введения термического барьера слюдяными лентами дополнительно к рабочей электрической изоляции. Известный кабель сохраняет способность передачи электрической энергии при воздействии пламени во время пожара. Герметичность может быть обеспечена за счет заполнения всех пустот в кабеле специальными герметизирующими составами, имеющими высокую адгезию к конструктивным элементам кабеля.

Недостатком известного устройства является то, что в нем выполнена герметизация между конструктивным элементам кабеля, а проблема герметизации пространства между проволоками в токопроводящих жилах не была решена.

Одно из известных для использования в кабелях технических решений, направленных на повышение герметизации, описано в патенте (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ, (19) RU, (11) 13847, (13) U1, (51) МПК H01B13/32).

Этот силовой кабель содержит покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки. Снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных материалов.

Недостатком этого кабеля является то, что в нем нет полной герметизации.

Наиболее близким к заявляемому является КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ (ВАРИАНТЫ) (19) RU (11) 89 755 (13) U1, (51) МПК H01B 9/00 (2006.01), где кабель силовой по первому варианту содержит покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки.

Кабель снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных материалов, где внутренняя оболочка может быть выполнена из мелонаполненной резиной смеси, дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки, при этом вместо металлического экрана кабель может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Второй вариант кабеля силового содержит покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки, снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30, внутренняя оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28, а наружная оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35. Дополнительно кабель может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенных поверх внутренней оболочки, также вместо металлического экрана он может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Третий вариант кабеля силового, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки, снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил выполнены из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30, внутренняя оболочка - из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40, а наружная оболочка - из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45. При этом кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки, а также он вместо металлического экрана может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Четвертый вариант кабеля силового, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки, отличающийся тем, что он снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом изоляция токопроводящих жил выполнена из сшитого полиэтилена, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полиэтилена, а центральный профильный секционный элемент - из полиэтилена или сшитого полиэтилена, или блок-сополимера. Кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки. Также в данном кабеле вместо металлического экрана может содержаться броня из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Недостатком данного кабеля по всем четырем вариантам исполнения является отсутствие герметизации токопроводящей жилы. Взрывоопасная среда пройдет по жилам – кабель не будет соответствовать требованиям, определенным в нормативных документах на кабели силовые по продольной герметичности, которые являются обязательными для кабелей, используемых во взрывоопасных зонах.

Конструкции заявляемого кабеля приведены на Фиг. 2 и Фиг. 3, где на Фиг. 2 – трехжильный кабель с круглыми жилами, на Фиг. 3 – трехжильный кабель с секторными жилами.

В кабелях использована следующая нумерация элементов конструкции:

1 – токопроводящая жила;

2 – полупроводящий экран;

3 – изоляция;

4 – полупроводящий экран по изоляции;

7 – профильный секционный элемент;

8 – межфазное заполнение;

10 – экран из проволок;

11 – внутренняя оболочка, заполняющая проволоки экрана

12 – подушка под броню;

13 – броня;

9 – оболочка наружная.

Технический результат от использования заявляемого решения кабеля – создание силового кабеля, пригодного для использования во взрывоопасных зонах.

Результат достигнут за счет того, что внутри кабеля отсутствуют пустоты, через которые могут распространяться взрывоопасные газы, это достигается использованием следующих технических решений:

- в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, пространство между проволоками заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена;

- в конструкции кабеля использован профильный секционный элемент, предварительно изготовленный из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, установленный в центре кабеля, в секции которого при общей скрутке уложены подготовленные изолированные токопроводящие жилы;

- межфазное свободное пространство 8, имеющееся между токопроводящими жилами 1, профильным секционным элементом 7 и медным проволочным экраном 10, герметично заполнено полупроводящим компаундом на полиолефиновой основе;

- внутренняя оболочка экструдирована с обжатием непосредственно поверх проволочного экрана без наложения разделительного слоя, при этом свободное пространство между проволоками экрана заполнено материалом внутренней оболочки из безгалогенной композиции или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЯ

Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ включительно, трехжильный с токопроводящими жилами круглой или секторной формы, содержащий:

- токопроводящие жилы 1, выполненные из медных проволок, скрученных между собой, в которых по каждому внутреннему повиву наложен герметик на основе бутилкаучука и полибутена, в результате чего все межпроволочное пространство заполнено герметиком;

- трехслойную изоляцию токопроводящих жилы, выполненную из полупроводящего экрана по жиле 2, слоя изоляции 3, полупроводящего экрана по изоляции 4, где слои нанесены методом экструзии, при этом второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен или из сшитого полиэтилена, или из компаунда на основе полипропилена, или из этиленпропиленовой резины;

- профильный секционный элемент 7, предварительно изготовленный из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, внутренние поверхности которого соответствуют форме и размерам вкладываемых в них токопроводящих жил;

- межфазное заполнение 8, нанесенное методом экструзии, выполненное из безгалогенной композиции или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности;

- внутреннюю оболочку 11, которая может быть выполнена или из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, или из полимерной композиции, не содержащей галогенов;

- экран 10 в виде медных проволок;

- наружную оболочку 9, которая выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, или из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

Также кабель может содержать броню 13 из стальной ленты с подушкой под броню 12.

Последовательность наполнения кабеля от его центра:

профильный секционный элемент 7, в секциях которого уложены подготовленные токопроводящие жилы 1, покрытые трехслойной изоляцией (слои 2, 3, 4), далее следует межфазное заполнение 8, занимающее все свободное пространство между секциями профильного секционного элемента 7, изолированными токопроводящими жилами 1 и внутренней оболочкой 11, далее расположена внутренняя оболочка 11, далее следует экран из медных проволок 10, пространство между которыми заполнено внутренней оболочкой 11. В конструкции кабеля может быть установлена броня 13, выполненная из стальной ленты. В этом случае на внутреннюю оболочку 11 наложена подушка под броню 12. Крайним слоем кабеля является наружная оболочка 9, которая накладывается методом экструзии.

Заявляемый кабель может быть изготовлен на оборудовании для кабельного производства, в состав которого входит оборудование для экструзии.

Пример 2

Кабель силовой, предназначенный для работы во взрывоопасных зонах, на напряжение 10 кВ с круглыми медными токопроводящими жилами 1 сечением 95 мм², изготовленными с наложением по каждому внутреннему повиву герметика на основе бутилкаучука и полибутена, поверх каждой из этих жил наложены послойно полупроводящий слой из полимерного материала по жиле 2, изоляция из этиленпропиленовой резины 3, полупроводящий слой по изоляции из полимерного материала 4. Изолированные жилы скручены вокруг предварительно изготовленного профильного секционного элемента 7, изготовленного из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе. На скрученную заготовку накладывается межфазное заполнение из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе 8, при этом форма профильного секционного элемента позволяет материалу межфазного заполнения полностью заполнить внутренние пустоты, обеспечив тем самым продольную герметичность кабеля. Поверх межфазного заполнения накладывается медный проволочный экран со спирально наложенной поверх медной лентой с зазором 10, поверх экрана накладывается внутренняя оболочка 11 с заполнением из полимерной композиции, не содержащей галогенов, и подушка под броню 12 из того же материала. Поверх наносится броня 13 из стальных оцинкованных лент и наружная оболочка 9 из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

Пример 3

Кабель силовой, предназначенный для работы во взрывоопасных зонах, на напряжение 20 кВ с секторными медными токопроводящими жилами 1 сечением 70 мм², изготовленными с наложением по каждому внутреннему повиву герметика на основе бутилкаучука и полибутена, поверх каждой из которых наложены послойно полупроводящий слой из полимерного материала по жиле 2, изоляция из этиленпропиленовой резины 3, полупроводящий слой по изоляции из полимерного материала 4. Изолированные жилы скручены вокруг предварительно прессованного профильного секционного элемента 7, изготовленного из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе. На скрученную заготовку накладывается межсекционное заполнение из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе 8, при этом форма профильного сердечника позволяет материалу межфазного заполнения полностью заполнить внутренние пустоты, обеспечив тем самым продольную герметичность. Поверх межфазного заполнения накладывается медный проволочный экран со спирально наложенной поверх медной лентой с зазором 10, поверх экрана накладывается внутренняя оболочка 11 с заполнением из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности. Поверх наносится наружная оболочка 9 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

СИЛОВОЙ ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЙ КАБЕЛЬ (ТРЕТИЙ ВАРИАНТ)

Силовой герметизированный кабель (далее по тексту – кабель) представляет собой трехжильный кабель с экраном в виде совокупности из проводника, расположенного по центру кабеля внутри профильного секционного элемента, и обмоток из медной фольги, наложенных на токопроводящие изолированные жилы.

Многоуровневая защита кабеля от продольного распространения взрывоопасных газов через его сечение состоит из герметизации пространства между проволоками токопроводящих жил, создании непроходимого для взрывоопасных газов барьера между скрученными токопроводящими жилами и конструктивными элементами экрана кабеля.

При определении «уровня техники» для данного кабеля были проанализированы признаки, обеспечивающие герметичность как токопроводящих жил, так и всего внутреннего пространства кабеля.

В результате поиска выявлено техническое решение (см. RU 57958 U1, 17.01.2006) герметизированный, огнестойкий кабель, включающий: одну или несколько токопроводящих жил с изоляцией из резины с дополнительным огнестойким барьером в виде обмотки с перекрытием одной или двумя слюдяными лентами, герметизированными вулканизующимся диэлектрическим составом, который заполняет все пустоты под и между лентами, а также места перекрытия лент; заполнители для междупроволочных, подизоляционных и междужильных пустот; оболочку из резины; общий экран кабеля обеспечивается за счет введения термического барьера слюдяными лентами дополнительно к рабочей электрической изоляции. Известный кабель сохраняет способность передачи электрической энергии при воздействии пламени во время пожара. Герметичность может быть обеспечена за счет заполнения всех пустот в кабеле специальными герметизирующими составами, имеющими высокую адгезию к конструктивным элементам кабеля.

Недостатком известного устройства является то, что проблема герметизации соединения проволок в токопроводящей жиле не решалась. В нем выполнена герметизация между конструктивным элементам кабеля.

Одно из известных для использования в кабелях технических решений, направленных на повышение герметизации, описано в патенте (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ, (19) RU, (11) 13847, (13) U1, (51) МПК H01B13/32).

Этот силовой кабель содержит покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки. Снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных материалов.

Недостатком этого кабеля является то, что в нем нет полной герметизации.

Наиболее близким к заявляемому является КАБЕЛЬ СИЛОВОЙ (ВАРИАНТЫ) (19) RU (11) 89 755 (13) U1, (51) МПК H01B 9/00 (2006.01), где кабель силовой по первому варианту содержит покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки.

Кабель снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полимерных материалов, где внутренняя оболочка может быть выполнена из мелонаполненной резиной смеси, дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки, при этом вместо металлического экрана кабель может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Второй вариант кабеля силового содержит покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки, снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 30, внутренняя оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 28, а наружная оболочка - из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожароопасности с кислородным индексом не менее 35. Дополнительно кабель может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенных поверх внутренней оболочки, также вместо металлического экрана он может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Третий вариант кабеля силового, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки, снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом центральный профильный секционный элемент и изоляция токопроводящих жил выполнены из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 30, внутренняя оболочка - из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 40, а наружная оболочка - из полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45. При этом кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки, а также он вместо металлического экрана может содержать броню из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Четвертый вариант кабеля силового, содержащий покрытые изоляцией токопроводящие жилы, скрученные в сердечник, внутреннюю и наружную оболочки, отличающийся тем, что он снабжен центральным профильным секционным элементом, в секции которого уложены покрытые изоляцией токопроводящие жилы, при этом изоляция токопроводящих жил выполнена из сшитого полиэтилена, внутренняя и наружная оболочки выполнены из полиэтилена, а центральный профильный секционный элемент - из полиэтилена или сшитого полиэтилена, или блок-сополимера. Кабель силовой дополнительно может содержать экран из медной фольги или медной ленты, наложенный поверх внутренней оболочки. Также в данном кабеле вместо металлического экрана может содержаться броня из оцинкованных стальных проволок или двух стальных лент, наложенную поверх внутренней оболочки.

Недостатком данного кабеля по всем четырем вариантам исполнения является отсутствие герметизации токопроводящей жилы. Взрывоопасная среда пройдет по жилам – кабель не будет соответствовать требованиям, определенным в нормативных документах на кабели силовые по продольной герметичности, которые являются обязательными для кабелей, используемых во взрывоопасных зонах.

Конструкции заявляемого кабеля приведены на Фиг. 4 и Фиг. 5, где на Фиг. 4 – трехжильный кабель с круглыми жилами, на Фиг. 5 – трехжильный кабель с секторными жилами.

В кабелях использована следующая нумерация элементов конструкции:

1 – токопроводящая жила,

2 – полупроводящий экран по токопроводящей жиле,

3 – изоляция,

4 – полупроводящий экран по изоляции,

5 – обмотка лентой из медной фольги,

6 – проводник в профильном сердечнике, выполняющий роль экрана,

7 – профильный секционный элемент,

8 – межфазное заполнение (накладывается экструзией),

9 – наружная оболочка (накладывается экструзией).

Технический результат от заявляемого решения кабеля – создание силового кабеля, пригодного для использования во взрывоопасных зонах.

Результат достигнут за счет того, что внутри кабеля отсутствуют пустоты, через которые могут распространяться взрывоопасные газы, это достигается использованием совокупности следующих технических решений:

- в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, пространство между проволоками заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена;

- в конструкции использован предварительно изготовленный профильный секционный элемент 7, изготовленный из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, с расположенным в центре этого элемента проводником 6, (предпочтительно медным), выполняющим в совокупности с медной фольгой обмотки изолированных жил роль экрана.

В секции профильного секционного элемента уложены подготовленные изолированные токопроводящие жилы. Форма профильного секционного элемента 7 практически полностью повторяет форму токопроводящей жилы с трехслойной изоляцией;

- межфазное свободное пространство 8, имеющееся между токопроводящими жилами 1, профильным секционным элементом 7 и наружной оболочкой 9 герметично заполнено или материалом из безгалогенной композиции или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности методом экструзии под давлением;

- роль экрана выполнена совокупностью элементов, состоящих из проводника 6, проходящего внутри профильного секционного элемента 7 и медных обмоток 5, выполненных по изолированным токопроводящим жилам, расположенными после полупроводящего экрана по изоляции 4.

ОПИСАНИЕ КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЯ

Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ включительно, трехжильный с токопроводящими жилами круглой или секторной формы, содержащий:

- токопроводящие жилы 1, выполненные из медных проволок, скрученных между собой, в которой по каждому внутреннему повиву наложен герметик, в результате чего все межпроволочное пространство заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена;

- трехслойную изоляцию токопроводящих жилы, выполненную из полупроводящего экрана по жиле 2, слоя изоляции 3, полупроводящего экрана по изоляции 4, где слои нанесены методом экструзии, при этом второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен или из сшитого полиэтилена, или из компаунда на основе полипропилена, или из этиленпропиленовой резины;

- обмотки 5 из медной фольги, расположенные после полупроводящего экрана по изоляции 4;

- профильный секционный элемент 7, предварительно изготовленный из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, через центр которого проходит – проводник 6, в совокупности с обмотками 5 выполняющий роль экрана. Внутренние поверхности профильного секционного элемента соответствуют форме и размерам вкладываемых в них токопроводящих жил;

- межфазное заполнение 8, нанесенное методом экструзии, выполненное из безгалогенной композиции или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности;

- наружную оболочку 9 из безгалогенной композиции или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

Последовательность наполнения кабеля от его центра

Проводник 6, расположенный внутри профильного секционного элемента 7, в секциях которого уложены подготовленные токопроводящие жилы 1, покрытые трехслойной изоляцией (слои 2, 3, 4), поверх которой наложена обмотка 5, выполненная лентами из медной фольги, далее следует межфазное заполнение 8, занимающее все свободное пространство между секциями профильного секционного элемента 7, изолированными токопроводящими жилами 1 и наружной оболочкой 9, которая накладывается методом экструзии.

Заявляемый кабель может быть изготовлен на оборудовании для кабельного производства, в состав которого входит оборудование для экструзии.

Пример 4

Кабель силовой, предназначенный для работы во взрывоопасных зонах, на напряжение 10 кВ с круглыми медными токопроводящими жилами 1 сечением 120 мм², изготовленными с наложением по каждому внутреннему повиву герметика на основе бутилкаучука и полибутена, поверх каждой из которых наложены послойно полупроводящий слой 2 из полимерного материала по жиле 1, изоляция 3 из сшитого полиэтилена, полупроводящий слой 4 по изоляции из полимерного материала, обмотка медной фольгой 5. Изолированные и обмотанные жилы скручены вокруг предварительно прессованного профильного секционного элемента 7, изготовленного из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, с расположенным внутри медным проводником 6 сечением 25 мм2, выполняющим роль экрана в совокупности с медной фольгой обмотки изолированных жил 5. На скрученную заготовку накладывается межфазное заполнение из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности 8, при этом форма профильного сердечника позволяет материалу межфазного заполнения полностью заполнить внутренние пустоты, обеспечив тем самым продольную герметичность. Поверх межфазного заполнения накладывается наружная 9 из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

Пример 5

Кабель силовой, предназначенный для работы во взрывоопасных зонах, на напряжение 6 кВ с секторными медными токопроводящими жилами 1 сечением 185 мм2, изготовленными с наложением по каждому внутреннему повиву герметика на основе бутилкаучука и полибутена, поверх каждого из которых наложены послойно полупроводящий слой из полимерного материала по жиле 2, изоляция из сшитого полиэтилена 3, полупроводящий слой по изоляции из полимерного материала 4, обмотка медной фольгой 5. Изолированные и обмотанные жилы скручены вокруг предварительно прессованного профильного сердечника 7, изготовленного из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, с расположенным внутри медным проводником 6 сечением 35 мм², выполняющим роль экрана в совокупности с медной фольгой обмотки изолированных жил 5. На скрученную заготовку накладывается межфазное заполнение из полимерной композиции, не содержащей галогенов 8, при этом форма профильного сердечника позволяет материалу межфазного заполнения полностью заполнить внутренние пустоты, обеспечив тем самым продольную герметичность. Поверх межфазного заполнения накладывается наружная 9 из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

Изобретение относится к кабелям силовым на переменное напряжение 6-35 кВ частотой 50 Гц, одножильным (первый вариант) и трехжильным (второй и третий варианты), которые предназначены для передачи и распределения электрической энергии в стационарных электротехнических установках, находящихся во взрывоопасных зонах. В кабелях в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, межпроволочное пространство заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена, в конструкциях трехжильных кабелей использован профильный секционный элемент, предварительно изготовленный из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе, установленный в центре кабеля, в секции которого при общей скрутке уложены подготовленные изолированные токопроводящие жилы, также в конструкциях трехжильных кабелей межфазное свободное пространство, имеющееся между профильным секционным элементом, токопроводящими жилам и следующим слоем в кабеле, герметично заполнено полупроводящим компаундом на полиолефиновой основе. В кабелях предотвращено продольное распространение газовой взрывоопасной среды вдоль кабеля. 3 н. и 33 з.п. ф-лы, 5 ил., 5 пр.

1. Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ включительно, с токопроводящей жилой круглой формы, содержащий: одну токопроводящую жилу, трехслойную изоляцию токопроводящей жилы, демпфирующий слой, экран из металлических проволок, внутреннюю и наружную оболочки, отличающийся тем, что межпроволочное пространство в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена; полупроводящий экран по токопроводящей жиле, изоляция, полупроводящий экран по изоляции наложены методом экструзии; экран кабеля выполнен из проволок и расположен поверх демпфирующего слоя, а свободное пространство между проволоками экрана, в результате выполнения операции наложения внутренней оболочки с обжатием кабеля, заполнено материалом внутренней оболочки.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что герметик в токопроводящей жиле нанесен по каждому внутреннему повиву.

3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из сшитого полиэтилена.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что второй слой трехслойной токопроводящей жилы выполнен из компаунда на основе полипропилена.

5. Кабель по п.1, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из этиленпропиленовой резины.

6. Кабель по п.1, отличающийся тем, что его внутренняя оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

7. Кабель по п.1, отличающийся тем, что его внутренняя оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

8. Кабель по п.1, отличающийся тем, что его наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

9. Кабель по п.1, отличающийся тем, что его наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

10. Кабель по п.1, отличающийся тем, что демпфирующий слой выполнен из полупроводящей ленты.

11. Кабель по п.1, отличающийся тем, что проволоки экрана выполнены из меди.

12. Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ включительно, с токопроводящими жилами круглой или секторной формы, содержащий три покрытые изоляцией токопроводящие жилы, профильный секционный элемент, в секциях которого уложены токопроводящие жилы, имеющие трехслойную изоляцию, экран, внутреннюю и наружную оболочки, отличающийся тем, что профильный секционный элемент изготовлен из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе; межпроволочное пространство в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена; в кабель добавлено межфазное заполнение свободного пространства между внутренней поверхностью профильного секционного элемента, изолированной токопроводящей жилой и внутренней оболочкой, выполненное методом экструзии; экран кабеля выполнен из медных проволок и расположен поверх межфазного заполнения, а свободное пространство между проволоками экрана, в результате выполнения операции наложения внутренней оболочки с обжатием кабеля, заполнено материалом внутренней оболочки; внутренняя оболочка выполнена методом экструзии.

13. Кабель по п.12, отличающийся тем, что герметик в токопроводящей жиле нанесен по каждому внутреннему повиву.

14. Кабель по п.12, отличающийся тем, что трехслойная изоляция токопроводящих жил состоит из первого слоя изоляции, который выполнен из полупроводящего материала, второго слоя из изолирующего материала, третьего слоя из полупроводящего материала, наложенного по изоляции.

15. Кабель по п.12, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из сшитого полиэтилена.

16. Кабель по п.12, отличающийся тем, что второй слой трехслойной токопроводящей жилы выполнен из компаунда на основе полипропилена.

17. Кабель по п.12, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из этиленпропиленовой резины.

18. Кабель по п.12, отличающийся тем, что межфазное заполнение выполнено из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе.

19. Кабель по п.12, отличающийся тем, что межфазное заполнение выполнено из полупроводящего компаунда на основе синтетического каучука.

20. Кабель по п.12, отличающийся тем, что его внутренняя оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

21. Кабель по п.12, отличающийся тем, что его внутренняя оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

22. Кабель по п.12, отличающийся тем, что его наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

23. Кабель по п.12, отличающийся тем, что его наружная оболочка выполнена из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

24. Кабель по п.12, отличающийся тем, что проволоки для экрана выполнены из меди.

25. Кабель по п.12, отличающийся тем, что перед внешней оболочкой имеются подушка под броню и броня.

26. Кабель силовой на напряжение 6-35 кВ включительно, с токопроводящими жилами круглой или секторной формы, содержащий три покрытые изоляцией токопроводящие жилы, профильный секционный элемент, в секциях которого уложены токопроводящие жилы, имеющие трехслойную изоляцию, внутреннюю оболочку, наружную оболочку, отличающийся тем, что профильный секционный элемент изготовлен из полупроводящего компаунда на полиолефиновой основе с расположенным внутри проводником; межпроволочное пространство в токопроводящей жиле, которая выполнена из медных проволок, скрученных между собой, заполнено герметиком на основе бутилкаучука и полибутена; в кабель добавлено межфазное заполнение свободного пространства между внутренней поверхностью профильного секционного элемента, изолированной токопроводящей жилой и внутренней оболочкой, выполненное методом экструзии; экран кабеля выполнен из комбинации проводника внутри профильного секционного элемента и обмоток в виде лент из медной фольги, наложенных поверх изоляции токопроводящих жил, наружная оболочка выполнена методом экструзии.

27. Кабель по п.26, отличающийся тем, что герметик в токопроводящей жиле нанесен по каждому внутреннему повиву.

28. Кабель по п.26, отличающийся тем, что трехслойная изоляция токопроводящих жил состоит из первого слоя изоляции, который выполнен из полупроводящего материала, второго слоя из изолирующего материала, третьего слоя из полупроводящего материала, наложенного по изоляции.

29. Кабель по п.26, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из сшитого полиэтилена.

30. Кабель по п.26, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из компаунда на основе полипропилена.

31. Кабель по п.26, отличающийся тем, что второй слой трехслойной изоляции токопроводящей жилы выполнен из этиленпропиленовой резины.

32. Кабель по п.26, отличающийся тем, что межфазное заполнение выполнено из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

33. Кабель по п.26, отличающийся тем, что межфазное заполнение выполнено из полимерной композиции, не содержащей галогенов.

34. Кабель по п.26, отличающийся тем, что перед внешней оболочкой имеются подушка под броню и броня.

35. Кабель по п.26, отличающийся тем, что его наружная оболочка выполнена из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности.

36. Кабель по п.26, отличающийся тем, что его наружная оболочка выполнена из полимерной композицией, не содержащей галогенов.