Высоковольтный электрический кабель

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

89 А. (19) (11) УР1 Н 01 В 3/30

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К llATEHTY (21) 2549049/24-07 (22) 02.12.77 (31) 7636451 (32) 03 .12.76 (33) Франция (46) 30.05.84. Бюл.. N 20 (72) Ален Эрбрето (Франция) (71) Компани Франсэз де Летроль (Франция) (53) 62.427.4(088.8) (56) 1. Основы кабельной техники.

Под ред. проф. В.А.Привезенцева.

М., "Энергия", 1975, с. 20, 301-306.

2. Провода и кабели. Материалы, конструкция, технология. М., Стандартзлектро, 1966, с. 56-63. (54) (57) ВЫСОКОВОЛЬТНЬ Й ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ

КАБЕЛЬ с изоляцией в виде намотанной с натяжением вокруг сердечника ленты из полимерной пленки, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьш ения надежности эксплуатации и .увеличения срока службы кабеля, изоляция выполнена из биаксиально плоско-вытянутой пленки толщиной 10-50мкм из изотактического стереорегулярного полипропилена со средним молекулярным весом 200000-700000, коэффициентом полимолекулярности 2-10, коэффициентом кристалличности 40-90Х, модулем упругости 1750-4500 Н/мм, пределом прочности на растяжение, равным или большим 50 Н/мм .

1095889

Изобретение относится к высоков ол ьт ным эл ек трич ес хим,ка6 елям.

Известен электрическйй кабель с изоляцией, выполненной в виде ленты из бумаги, пропитанной жидким диэлект- риком j1) .

Однако предельное напряжение для таких кабелей 250-300 кВ. Погружение подобного кабеля под воду возможно до глубины менее 500 м (за!

О хваченные для изготовления изоляции масло и газ оказывают сильное противодействие при погружении кабеля под вод .

Известно также, что для изготовления изоляции в кабельной технике широкое применение нашли полимерные материалы, в частности полипропилен (2 .

Полипропилен обладает высокой механической прочностью, износоустойчив, стоек к различным агрессивным средам, имеет повышенную температуру плавления и может длительно работать при Т = 100-120 С.

Недостатками полипропилена, ограничивающимй его применение в кабельной технике, являются большая жесткость, склонность к окислению при повышенных температурах и при контакте с медью, низкая хладостойкость. Поэтому для изготовления высоковольтных кабелей, работающих, в частности, под водой на большой глубине, полипропилен до настоящего ° З5 времени не применялся.

Данная пленка обладает высокой

45 диэлектрической прочностью для постоянного тока, которая составляет более 530 кВ/мм, и имеет низкую диэлек-, трическую постоянную — 2,2, низкий коэффициент потерь, имеющий значение

50 порядка 2х10

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 (2j .

Однако при использовании такой изоляции целесообразно применять диэлектрическую жидкость в качестве промазки, что оказывает сильное противодействие, 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 короностойкостью фторопласта-4.

Цель изобретения — повышение надежности эксплуатации кабеля 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 выполнена из биаксиально плосковытянутой пленки толщиной 10-50 мкм из изотактического стереорегулярного полипропилена со средним молекулярным весом 200000-700000, коэффициентом полимолекулярности 2-10, коэффициентом кристалличности 40-90Х, модулем упругости 1750-4500 Н/мм, пределом прочности на растяжение, равным или большим 50 Н/мм .

Благодаря такому выполнению 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 повышение надежности кабеля в процессе его эксплуатации и увеличение срока его службы.

Для изготовления высоковольтного электрического кабеля согласно изобретению используют двухосноориентироI ванную пленку из изотактического полипропилена, которая характеризуется следукпцими параметрами: толщина

25 мкм; средний молекулярный вес

430000; прочность на растяжение в продольном направлении 14 даН/мм (1400 кгс м ); прочность на разрыв при поперечном изгибе 25 даН/мм (2500 кгс/см ); степень кристалличности более 50Х.

Лента, изготовленная из такой пленки, наматывается на иэолируемое иэделие при натяжении в пределах эластичности этой ленты. Так, на", пример, лента, изготовленная из плен ки толщиной 25 мкм и шириной 20 мм может быть намотана при натяжении

500 г.

1095889

Желательно, чтобы натяжение быпо не.ниже 0,4 даН/мм"-, или 40 кгс/cM .

Степень нахлеста друг на друга последовательных слоев ленты изменяется в зависимости от степени требуемой изоляции, т.е. от максимального напряжения и максимального электрического тока, проходящего через изделие.

С целью дополнительного уплотнения слоев ленты наряду с намоткой ленты на изделие при натяжении она может быть нагрета до 100-135 С, что позволяет увеличить степень кристалличности материала.

1S

Пример. В качестве кабеля взят алюминиевый проводник 800 мм с изоля- цией из полипропиленовои пленки 16 мм;1 рабочее напряжение 550 кВ; сила тока

1000 А; срок службы кабеля 30 лет; длина кабеля 100 км.

3,7(1,3X) Такой кабель можно сравнить с, классическими пропитанными кабелями,i допус=имые напряжения которых огра- . 2S ничиваются 400 кВ (фактическая характеристика 300 кВ).

Диэлектрическая, прочность в холодном состоянии, кВ/мм: 30

Пропитанная бумага 160

Многослойный полипропилен 360

Средний градиент напряжения, допустимый в эксплуатации, кВ/мм:

Пропитанная бумага 25

Многослойный полипропил ен 35

Ниже приведены характерные свойства исходного полипропилена:

Изотактичность, Ж 95-98

Среднемассовый молекулярный вес 521000

Средний молекулярный вес по числу 67300

Индекс полимолекулярности

Содержание золы

7,7

50 частей на миллион

Проводник 1х50 мм

ARC из 19 проводов

1,67 мм, скрученных влево

8,40

5S

Полупроводящая лента, нейлоновая подложка, ширина 24 мм, с перекрытием ЗОБ

0,16

Показатель плавления, мин {2,16 кг при

230 С) 2 г/10

Температура плавления

OC 166

Характерные свойства двухосноори- . ентированной пленки из изотактического полипропилена, приведены ниже.

Макромолекулярные характеристики:

Средний молекулярный вес по числу 65 000

Средний молекулярный вес по массе . 430000

Индекс полимолекулярности 6,6

Механические характеристики, даН/мм :

Предел эластичности вдоль станка

Модуль упругости вдоль станка 292.

Модуль упругости в поперечном направлении 440

Разрыв при растяжении в направлении станка 14

Разрыв при растяжении, в поперечном направлении 25

Физические характеристики:

Толщина, ивм 25

Средняя шероховатость, мкм 0,09

Кристалличность, Х 55

Поглощение воды, Х 0,01

Термические характеристики: полная стабильность пленки до Т - 75-.С.

В табл. 1 приведены характеристики модели кабеля.

В табл. 2 приведены результаты испытаний кабеля длиной 30 м на долговечность.

Кабель с изоляцией согласно изобретению выдерживает нагрузки 5001000 М/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.

Та блица 1

5 . 1095889

Продолжение табл. 1

Продолжение табл. 1

Полупроводящий экран PRC

10,80

20,80

Лента иэ крепированной угольной бумаги, 80 r, наложенная с перекрытием 207

21,70

3,77 18,34 (миним.

3,39) 15 Свинцовая оболочка

25,70

Т а блица 2

Температура изолирующей оболочки, ОС

Потенциал проводник/

/оболочка, кВ

Температура проводника макс/мин, ес/Ос

Время до пробоя, ч

8/16

-270

90/50

24

120

8/16

90/50

+270

50

75/50

4/8

-220

534 (Пробой конца) 1550

-250 4/8

75/50

75/50

-280

4/8

691 (Пробой конца) 50

1550

Составитель М. Николаева

Редактор М. Циткина Техред Л.Микеш Корректор О.Тигор

Заказ 3651/46 Тираж 683

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Полупрово-, дящий экран

PRC

151 лента из изотак т ич ес кого д в ух оси оориентированного полипропилена, уложенная перекрещивающимися слоями в спи» раль, 10Х пустот

Цикл; продолжит ельность нагрева/охлаждения, ч/ч

Продолжительность прикладывания напряжения, ч (550 кВ1 сила тока

1000 А)