Расчет конструкции силового кабеля на напряжение (стр. 5 из 15)
5. Разработка и освоение производства кабельных ПВХ-пластикатов как общепромышленного, так и специального назначения, не содержащих соединений свинца.
6. Разработка и освоение производства ПВХ-пластикатов, отвечающих требованиям международных стандартов.
Таким образом, развитие работ в области кабельных композиций на основе полиэтилена и поливинил-хлоридных пластикатов в России и других странах СНГ в ближайшие годы связано с разработкой и освоением производства композиций со специальными свойствами и расширением их марочного ассортимента[4].
В настоящие время существуют запатентованные конструкции кабелей.
Рис. 4. Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена
Силовой кабель, содержащий не менее трех токопроводящих металлических жил 1, каждая из которых изолирована не менее чем тремя слоями экструдированного сшитого полиэтилена, первый слой 2 – из электропроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, второй слой 3 – из изоляционного сшитого полиэтилена, третий слой 4 – из электропроводящей сшитой композиции на основе полиэтилена, изолированные жилы скручены между собой, на скрученные изолированные жилы наложен слой 5 из электропроводящих лент, поверх которого расположен экран из металлических проволок и металлической ленты 6, поверх металлического экрана – разделительный слой 7 и защитная оболочка 8, отличающийся тем, что металлические токопроводящие жилы в сечении имеют форму сектора, в качестве третьего слоя изоляции использована электропроводящая сшитая композиция на основе полиэтилена, легко отделяемая от второго слоя из изоляционного сшитого полиэтилена, а между изолированными токопроводящими жилами продольно оси кабеля уложены ленты из синтетического материала [5].
Рис. 5. Кабель силовой, не распространяющий горение
Кабель силовой, не распространяющий горение, содержащий медную или алюминиевую токопроводящую жилу 1 и последовательно расположенные на ней, наложенные экструзией первый экран 2 из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцию 3 из сшитой композиции полиэтилена, экран 4 из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, обмотку 5 лентой из электропроводящего материала, металлический экран 6 из медных проволок, скрепленных спирально наложенной медной лентой 7, разделительный слой 8 и экструдированную наружную оболочку 11, отличающийся тем, что поверх разделительного слоя 8 наложена внутренняя оболочка 9 из экструдированной полимерной композиции с кислородным индексом не менее 45 и термический барьер 10 из спирально или продольно наложенной с перекрытием медной или алюминиевой ленты, а наружная оболочка 11 выполнена из экструдированной полимерной композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45.
Кабель дополнительно может содержать поверх спирально или продольно наложенной с перекрытием медной или алюминиевой ленты обмотку по меньшей мере из одной стеклоленты или слюдосодержащей ленты [6].
Кабель силовой, имеющий две токопроводящие жилы 1 или более, изолированные полимерным материалом 2, скрепляющую обмотку 3 из синтетических лент поверх изолированных жил, поясную изоляцию 5 из экструдированного полимерного материала, металлический защитный покров 6 и защитный полимерный шланг 7, отличающийся тем, что внутреннее пространство между изолированными жилами заполняется водоблокирующими материалами 4 в виде нитей, лент, порошка [7].
Рис. 6. Кабель силовой с изоляцией из сшитого полиэтилена
Рис. 7. Кабель силовой (варианты)
1. Силовой кабель, содержащий токопроводящие жилы 1 с пропитанной бумажной изоляцией 2 и межфазный заполнитель 3 в виде жгута из кабельной бумаги, отличающийся тем, что межфазный заполнитель дополнительно содержит кабельную пряжу.
2. Силовой кабель на напряжение до 1 кВ, содержащий токопроводящие жилы 1 с пропитанной бумажной изоляцией 2 и межфазный заполнитель 3 в виде жгута из кабельной бумаги, отличающийся тем, что межфазный заполнитель выполнен в виде жгута из кабельной пряжи [8].
Рис. 8. Полезная модель РФ №68172
1. Кабель силовой на напряжение 6 и 10 кВ (рис. 8), не распространяющий горение, содержащий три медные токопроводящие жилы и последовательно расположенные на каждой из них наложенные экструзией первый экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, изоляцию из сшитой композиции полиэтилена, второй экран из электропроводящей сшитой композиции полиэтилена, обмотку лентой из электропроводящего материала, металлический экран из медных проволок, скрепленных спирально наложенной медной лентой, жилы скручены в общий сердечник, межфазное заполнение и экструдированную наружную оболочку, отличающийся тем, что он дополнительно снабжен расположенным внутри сердечника центральным заполнением, выполненным из экструдированной полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35, и последовательно наложенными поверх межфазного заполнения внутреннюю оболочку, выполненную из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 35, и броню в виде обмотки из двух стальных оцинкованных лент, наложенных с перекрытием, при этом межфазное заполнение выполнено из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 55, и наружная оболочка выполнена из полиолефиновой композиции, не содержащей галогенов, с кислородным индексом не менее 45.
2. Кабель по п. 1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверх скрученных в сердечник жил скрепляющую полимерную ленту, наложенную с зазором.
3. Кабель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что соотношение между номинальной толщиной внутренней оболочки (
) и номинальной толщиной межфазного заполнения ( 
) составляет / >4,67, а номинальной толщиной наружной оболочки ( 
) и номинальной толщиной внутренней оболочки ( ) составляет / >1,75.4. Кабель по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что металлический экран выполнен из медных проволок номинальным диаметром 0,7–1,5 мм, расположенных на расстоянии не более 8,0 мм между соседними проволоками, скрепленных спирально наложенной медной лентой или пасьмой из медных проволок. [16]
1.2 Обзор конструкций силовых кабелей
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (российское обозначение-СПЭ, английское-XLPE, немецкое-VPE, шведское-РЕХ) в полной мере отвечают все более жестким требованиям по качественному и надежному обеспечению потребителя достаточной электрической мощностью.
Благодаря своей конструкции, современной технологии изготовления и совершенным материалам кабели среднего и высокого напряжения с СПЭ-изоляцией обладают наилучшими электрическими и механическими свойствами и самым длительным сроком службы среди других типов кабеля, выпускаемых серийно. Благодаря радиальной конструкции достигается равномерное распределение электрического поля внутри изоляции, что вкупе с диэлектрическими характеристиками СПЭ существенно увеличивает электрическую прочность изоляции. Именно за счет электрической прочности изоляции, радиальной конструкции и технологии изготовления (пероксидной сшивки) кабелей удается достичь рекордно низких показателей по количеству пробоев во время эксплуатации.
Основными преимуществами кабеля с СПЭ-изоляцией являются:
– большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы (допустимые токи нагрузки в зависимости от условий прокладки на 15–30% больше, чем у кабеля с бумажной изоляцией);
– высокий ток термической устойчивости при коротком замыкании, что особенно важно, когда сечение кабеля выбрано только на основании номинального тока короткого замыкания;
– низкий вес, меньший диаметр и радиус изгиба, что обеспечивает легкость прокладки кабеля как в кабельных сооружениях, так и в земле на сложных трассах;
– возможность вести прокладку кабеля при температуре до -15 °С для кабеля 110 кВ без предварительного подогрева, благодаря использованию полимерных материалов для изоляции и оболочки;
– низкая удельная повреждаемость (практика применения кабеля с СПЭ-изоляцией показывает, что она как минимум на 1–2 порядка ниже, чем у кабеля с бумажно-пропитанной изоляцией);
– отсутствие жидких компонентов (масла под давлением для кабеля 110 кВ) и, следовательно, дорогостоящего подпитывающего оборудования, что ведет к значительному уменьшению эксплуатационных расходов, упрощению монтажного оборудования, сокращению времени и стоимости работ по прокладке и монтажу и обеспечению сохранности окружающей среды;
– возможность быстрого ремонта в случае пробоя, учитывая, что основным видом повреждения на одножильном кабеле является однофазное замыкание;
– однофазная конструкция, позволяющая изготавливать кабель с жилой сечением до 1000 мм, оптимальным для передачи большой мощности;