Высоковольтный электрический кабель Советский патент 1984 года по МПК H01B3/30 

ю ел

00 00

со Изобретение относится к высоковольтным электрическим .кабелям. Известен электрический кабель с изоляцией, выполненной в виде лент из бумаги, пропитанной жидким диэл риком lj . Однако предельное напряжение Дл таких кабелей 250-300 кВ. Погружение подобного кабеля под воду возможно до глубины менее 500 м (захваченные Для изготовления изоляции масло и. газ оказывают сильное противодействие при погружении кабеля под воцу), Известно также, что для изготовления изоляции в кабельной технике широкое применение нашли полимерные материалы, S частйости полипропилен zj. Полипропилен обладает высокой ме ханической прочностью, износоустойчив, стоек к различным агрессивным средам, имеет повьшенную температуру плавления и может длительно работать при Т 100-120°С. Недостатками полипропилена, ограничивающими его применение в кабельной технике являются большая жесткость склонность к окислению при повьпценных температурах и при контакте с медью, низкая хладостойкость. Поэтому для изготовления высоковольтных кабелей, работающих, в Частности, под водой на большой глубине, полипропилен до настоящего времени не применялся. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является высоковольтный электрический кабель, в котором изоляция выполнена в виде намотанной с натяжением вокруг сердечника ленты из полимерной пленки на основе фторопласта-4 Однако при использовании такой изоляции целесообразно применять диэлектрическую жидкость в качестве промазки, что оказывает сильное про тиводействие, снижая глубину, на которую должен-погружаться кабель под водой, и уменьшает длину этого кабеля. Недостатком данного кабеля на основе фторопласта-4 является также невысокая надежность эксплуатации и относительно небольшой срок службы кабеля, что обусловлено в частности, низкой короностойкостькг фторопласта-4. Цель изобретения - повышение надежности эксплуатации кабепя и увеличение срока его службы. Цель достигается тем, что в высоковольтном электрическом кабеле с изоляцией в виде намотанной с натяжением вокруг сердечника ленты из полимерной пленки изоляция вьтолнена из биаксиально плосковытянутой пленки толщиной 10-50 мкм из изотактического стереорегулярного полипропилена со средним молекулярньм весом 200000-700000, коэффициентом полимолекулярности 2-10, коэффициентом кристалличности 40-90%, модулем упругости 1750-4500 Н/мм, пределом прочности на растяжение, равным или большим 50 Н/мм.. Благодаря такому вьтолнению изоляции не требуется ее дополнительной пропитки, так как эа счет сил Ван дер Ваальса при соответствующем натяжении обеспечивается слипание слоев полимерной пленки. Кроме того, деформация такой изоляции не выходит за пределы ее эластичности. Все это обусловливает повьш ение надежности , кабеля в процессе его эксплуатации и увеличение срока его службы. Для изготовления высоковольтного электрического кабеля согласно изобретению используют двухосноориентированную пленку из изотактического прлипропилена, которая характеризуется следующими параметрами: толщина 25 мкм; средний молекулярный вес 430000; прочность на растяжение в продольном направлении 14 даН/мм (1400 кгсА:м); прочность на разрыв при поперечном изгибе 25 даН/мм (2500 кгс/см); степень кристалличности более 50%. Данная пленка обладает высокой диэлектрической прочностью для постоянного тока, которая составляет более 530 кВ/мм, и имеет низкую-диэлек- , трическую постоянную - 2,2, низкий коэффициент потерь, имеющий значение порядка . Лента, изготовленная из такой пленки, наматывается на изолируемое изделие при натяжении в пределах эластичности этой ленты. Так, на пример, лента, изготовленная из пленки толщиной 25 мкм и шириной 20 мм может быть намотана при нлтяжении 500 г. Желательно, чтобы натяжение было не,ниже 0,4 даН/мм-, или АО кгс/см Степень нахлеста друг на друга последовательных слоев ленты изменяется в зависимости от степени требу емой изоляции, т.е. от максимальног напряжения и максимального электрического тока, проходящего через изделие. С целью дополнит ьного уплотне НИН слоев ленты наряду с намоткой ленты на изделие при натяжении она может быть нагрета до 100-135°С, что позволяет увеличить степень кри талог1ичности материала. Пример.В качестве кабеля в алюминиевый проводник 800 мм с изол цией из полипропиленово1й пленки 16 м рабочее напряжение 550 кВ; сила ток 1000 А; срок службы кабеля 30 лет; длина кабеля 100 км Такой кабель можно сравнить с классическими пропитанными кабелями допустимые напряжения которых ограничиваются 400 кВ (фактическая характеристика 300 кВ). Диэлектрическая прочность в холо нрм состоянии, кВ/мм: Пропитанная бумага 160 Многослойный полипропилен 360 Средний градиент напряжения, допустимый в эксплуатации, кВ/мм: Пропитанная бумага 25 Многослойный полипропилен .35 Ниже приведены характерные свойства исходного полипропилена: Изотактичность, % Среднемассовый молеку521000лярный вес Средний молекулярный вес по числу Индекс полимолекулярности50 частей Содержание золы на миллио Показатель плавления, мин (2,16 кг при ) 2 г/10 Температура плавления Характерные свойства двухосноориентйрованной пленки из изотактического полипропилена, приведены ниже. Макромолекулярные характеристики: Средний молекулярный вес по числу 65000 Средний молекулярный вес по массе 430000 Индекс полимолекулярности6,6 Механические характеристики, аН/мм ; Предел эластичности вдоль станка3,7(1,3%) Модуль упругости вдоль станка292t Модуль упругости в поперечном направлении440Разрыв прн растяжении в направлении станка 14 Разрыв при растяжении . в поперечном направлении25Физические характеристики: Толщина, икм 25 Средняя вероховатость, мкм 0,09 Кристалличность, % 55 Поглощение воды, % 0,01 Термические характеристики: полная стабильность пленки до Т - . В табл. 1 приведены характеристики модели кабеля. В табл. 2 приведены результаты испытаний кабеля длиной 30 м на долговечность. Кабель с изоляцией согласно изобретению вьщерживает нагрузки 5001000 И/Вт при градиенте потенциала проводника 80 кВ/мм. Ввиду хороших механических свойств изоляционного слоя кабель может быть погружен под воду на глубину более 500 м. Кабель может быть использован , как низковольтный подземный телефонный кабель, как проводник постоянного и переменного тока. Таблица Проводник 1x50 мм ARC из 19 проводов 1,67 мм, скрученных влево Полупроводящая лента, нейлоновая подложка, ширина 24 мм, с перекрытием 30%

S1095889 Продолжение табл. 1

Полупрово-. дящий экран PRC

151 лента из изотактического двухосноориентированного полипропилена, уложенная перекрещивающимися слоями в спираль, 10% лустот

Продолжение табл. 1

1

Полупроводящий

20,80 экран PRC

Лента из крепированной угольной бумаги, 80 г, наложенная с перекрытием 20%

21,70 25,70

Свинцовая оболочка

Таблица 2

ВЫСОКОВОЛЬТПЬЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ КАБЕЛЬ с изоляцией в виде намотанной с натяжением вокруг сердечника ленты из полимерной пленки, отличающийся тем, что, с целью Повышения надежности эксплуатации и увеличения срока службы кабеля, изоляция выполнена из биаксиально плоско-вытянутой пленки толщиной 10-50 мкм из изотактического стереорегулярного полипропилена со средним молекулярным весом 200000-700000, коэффициентом полимолекулярности 2-10, коэффициентом кристалличности 40-90%, модулем упругости 1750-4500 Н/мм, пределом прочности на растяжение, равным или большим 50 Н/мм СО