RU2823602C1 - Method of making power cables with impregnated paper insulation - Google Patents
Method of making power cables with impregnated paper insulation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2823602C1 RU2823602C1 RU2024103070A RU2024103070A RU2823602C1 RU 2823602 C1 RU2823602 C1 RU 2823602C1 RU 2024103070 A RU2024103070 A RU 2024103070A RU 2024103070 A RU2024103070 A RU 2024103070A RU 2823602 C1 RU2823602 C1 RU 2823602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- insulation
- paper
- polymer coating
- cable
- impregnating
- Prior art date
Links
- 238000009413 insulation Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 64
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 49
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 34
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 6
- 239000012190 activator Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims abstract description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 19
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 claims description 18
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 13
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 13
- 238000010411 cooking Methods 0.000 claims description 11
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 claims description 6
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 claims description 5
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 3
- 239000010735 electrical insulating oil Substances 0.000 claims description 2
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005485 electric heating Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 15
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 15
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 13
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 239000001993 wax Substances 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 3
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 3
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 239000010426 asphalt Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 229920003020 cross-linked polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 239000004703 cross-linked polyethylene Substances 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 150000001261 hydroxy acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 239000002480 mineral oil Substances 0.000 description 2
- 235000010446 mineral oil Nutrition 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 235000017166 Bambusa arundinacea Nutrition 0.000 description 1
- 235000017491 Bambusa tulda Nutrition 0.000 description 1
- NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N Butylhydroxytoluene Chemical compound CC1=CC(C(C)(C)C)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 NLZUEZXRPGMBCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 1
- 229910001335 Galvanized steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 244000082204 Phyllostachys viridis Species 0.000 description 1
- 235000015334 Phyllostachys viridis Nutrition 0.000 description 1
- 239000004696 Poly ether ether ketone Substances 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 235000011054 acetic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000001243 acetic acids Chemical class 0.000 description 1
- 125000002015 acyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011425 bamboo Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 239000008162 cooking oil Substances 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000007334 copolymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229920003244 diene elastomer Polymers 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 1
- 229920002313 fluoropolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000019253 formic acid Nutrition 0.000 description 1
- 150000004674 formic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000008397 galvanized steel Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 238000000752 ionisation method Methods 0.000 description 1
- 239000010445 mica Substances 0.000 description 1
- 229910052618 mica group Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 1
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229920001230 polyarylate Polymers 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920002530 polyetherether ketone Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 150000007519 polyprotic acids Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 229930195735 unsaturated hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 229920001567 vinyl ester resin Polymers 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 1
Abstract
Description
Изобретение относится к кабельной технике, в частности к технологии изготовления силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, используемых для передачи электрической энергии.The invention relates to cable technology, in particular to the technology of manufacturing power cables with impregnated paper insulation used for transmitting electrical energy.
Известен способ изготовления силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией по ГОСТ 18410-73, включающий резку целлюлозной кабельной бумаги на ленты, изолирование токопроводящих жил бумажными лентами, скрутку токопроводящих жил и наложение поясной изоляции, экранирование поясной изоляции, приготовление диэлектрического пропиточного состава на основе кабельного масла и канифоли, сушку под вакуумом при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст. и температуре до 125°С и пропитку изоляции при температуре до 140°С последовательно в два или несколько чередующихся этапов под вакуумом при остаточном давлении 5-10 мм рт.ст. и атмосферном давлении, охлаждение и слив пропиточного состава из котла, наложение металлической оболочки и защитных покровов. Данный способ широко используется на кабельных заводах РФ. Известен также способ изготовления силовых кабелей с бумажной изоляцией, пропитанной нестекающим составом, по патенту №2087958, Россия (прототип), включающий подготовку бумаги, варку пропиточного состава, содержащего техническое изоляционное масло, канифоль и полиэтиленовый воск, наложение на жилы бумажной изоляции, сушку, пропитку нагретым до 180°С пропиточным составом в вакуумном котле в два этапа под вакуумом и атмосферном давлении, слив пропиточного состава из котла, охлаждение и последующее наложение оболочки, брони и защитных покровов. Подготовка бумаги по прототипу заключается в ее нарезке на ленты определенной ширины. Практическое использование способа изготовления силовых кабелей с бумажной изоляцией по патенту №2087958 в части пропитки бумажной изоляции при температуре более 150°С приведет к снижению степени полимеризации бумаги и к существенному ухудшению механических и диэлектрических свойств пропитанной бумажной изоляции.There is a known method for manufacturing power cables with impregnated paper insulation in accordance with GOST 18410-73, including cutting cellulose cable paper into tapes, insulating conductive cores with paper tapes, twisting conductive cores and applying belt insulation, shielding belt insulation, preparing a dielectric impregnating composition based on cable oil and rosin, drying under vacuum at a residual pressure of 5-10 mm Hg. and temperatures up to 125°C and impregnation of insulation at temperatures up to 140°C sequentially in two or several alternating stages under vacuum at a residual pressure of 5-10 mm Hg. and atmospheric pressure, cooling and draining the impregnating composition from the boiler, applying a metal shell and protective covers. This method is widely used at cable factories in the Russian Federation. There is also a known method for manufacturing power cables with paper insulation impregnated with a non-drip composition, according to patent No. 2087958, Russia (prototype), including preparing paper, cooking an impregnating composition containing technical insulating oil, rosin and polyethylene wax, applying paper insulation to the cores, drying, impregnation with an impregnating composition heated to 180°C in a vacuum boiler in two stages under vacuum and atmospheric pressure, draining the impregnating composition from the boiler, cooling and subsequent application of shell, armor and protective covers. Preparation of paper according to the prototype consists of cutting it into strips of a certain width. Practical use of the method for manufacturing power cables with paper insulation according to patent No. 2087958 in terms of impregnation of paper insulation at temperatures above 150°C will lead to a decrease in the degree of polymerization of the paper and to a significant deterioration in the mechanical and dielectric properties of the impregnated paper insulation.
Недостатками описанных способов изготовления силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией являются также:The disadvantages of the described methods for manufacturing power cables with impregnated paper insulation are also:
- пониженная технологичность из-за высокой гигроскопичности и пористости бумаги;- reduced manufacturability due to the high hygroscopicity and porosity of paper;
- повышенный расход материалов кабеля.- increased consumption of cable materials.
Известно, что пропитанная бумажная изоляция не является преградой от проникновения ионизированных газовых частиц по всей толщине изоляции. Ионизированные частицы свободно проходят через микропоры бумаги из натуральных целлюлозных волокон и вызывают лавинообразное нарастание ионизационных процессов в газовых включениях пропитанной бумажной изоляции, в том числе бумажных порах, приводящих к частичным разрядам и пробою кабеля. По этой причине ионизационный пробой характерен исключительно для кабелей с пропитанной бумажной изоляцией по ГОСТ 18410-73. Все эти недостатки прототипа снижают качество пропитанной бумажной изоляции, а также качество и надежность силовых кабелей.It is known that impregnated paper insulation is not a barrier against the penetration of ionized gas particles throughout the entire thickness of the insulation. Ionized particles freely pass through the micropores of paper made from natural cellulose fibers and cause an avalanche-like increase in ionization processes in gas inclusions of impregnated paper insulation, including paper pores, leading to partial discharges and cable breakdown. For this reason, ionization breakdown is typical exclusively for cables with impregnated paper insulation in accordance with GOST 18410-73. All these shortcomings of the prototype reduce the quality of the impregnated paper insulation, as well as the quality and reliability of the power cables.
Технической задачей изобретения является разработка способа изготовления кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, существенно превосходящего прототип по технологичности, производительности и экономичности, а также обеспечивающего получение высококачественных и высоконадежных силовых кабелей при использовании отечественного сырья.The technical objective of the invention is to develop a method for manufacturing cables with impregnated paper insulation, which is significantly superior to the prototype in terms of manufacturability, productivity and efficiency, and also ensures the production of high-quality and highly reliable power cables using domestic raw materials.
Технический результат достигается тем, что на бумагу наносят многослойное полимерное покрытие, состоящее из адгезионного слоя толщиной (3-5) мкм на основе маслорастворимого активатора отверждения пропиточного состава с температурой плавления (90-120)°С и ионного барьера в виде масло-термостойкого микропористого полимерного покрытия толщиной (5-30) мкм с температурой эксплуатации (150-300)°С, ленты из полученного композиционного материала на бумажной основе накладывают на токопроводящие жилы по спирали в чередующихся направлениях полимерным покрытием наружу, сушку кабеля проводят под вакуумом при температуре (125-140)°С за счет электрического разогрева всех токопроводящих жил и обогрева вакуумного котла паром, пропитку кабеля проводят до полного растворения адгезионного слоя полимерного покрытия в пропиточном составе внутри изоляции, отделения полимерного покрытия от бумажной основы и заполнения изоляции и многопроволочных жил пропиточным составом, а в процессе охлаждения пропиточного состава изоляцию уплотняют за счет усадки полимерного покрытия, при этом получают удельное электрическое сопротивление изоляции не менее 230 МОм-км/мм.The technical result is achieved by applying a multilayer polymer coating to the paper, consisting of an adhesion layer with a thickness of (3-5) microns based on an oil-soluble curing activator of the impregnating composition with a melting point of (90-120) ° C and an ionic barrier in the form of an oil-heat-resistant microporous polymer coating with a thickness of (5-30) microns with an operating temperature of (150-300) ° C, tapes from the resulting composite material on a paper basis are applied to the conductive cores in a spiral in alternating directions with the polymer coating outward, the cable is dried under vacuum at a temperature of (125 -140)°C due to electrical heating of all conductive conductors and heating of the vacuum boiler with steam, the cable is impregnated until the adhesive layer of the polymer coating in the impregnating composition inside the insulation is completely dissolved, the polymer coating is separated from the paper base and the insulation and stranded conductors are filled with the impregnating composition, and During the cooling process of the impregnating composition, the insulation is compacted due to shrinkage of the polymer coating, and a specific electrical resistance of the insulation is obtained of at least 230 MΩ-km/mm.
Общими признаками способа изготовления кабеля по прототипу и предлагаемого способа являются: подготовка бумаги, изолирование токопроводящих жил бумажными лентами, скрутка изолированных жил с заполнением пространства между жилами жгутами из волокнистых материалов и наложением поясной изоляции из бумажных лент, экранирование жил и изоляции лентами из электропроводящего материала, варка диэлектрического пропиточного состава, сушка под вакуумом и пропитка изоляции последовательно в два или несколько чередующихся этапов под вакуумом и атмосферном давлении, охлаждение и слив пропиточного состава из котла, наложение металлической оболочки и защитных покровов. В то же время предложенный способ отличается от способа по прототипу доработкой бумаги и получением на ее основе лент композиционного материала с другими параметрами и характеристиками, технологией наложения лент композиционного материала на бумажной основе на токопроводящие жилы, технологическими режимами сушки, пропитки и охлаждения кабеля.The common features of the cable manufacturing method according to the prototype and the proposed method are: preparation of paper, insulation of conductive cores with paper tapes, twisting of insulated cores with filling the space between the cores with bundles of fibrous materials and applying belt insulation from paper tapes, shielding of cores and insulation with tapes of electrically conductive material, cooking the dielectric impregnating composition, drying under vacuum and impregnating the insulation sequentially in two or several alternating stages under vacuum and atmospheric pressure, cooling and draining the impregnating composition from the boiler, applying a metal shell and protective covers. At the same time, the proposed method differs from the prototype method in the modification of paper and the production of composite material tapes on its basis with other parameters and characteristics, the technology of applying paper-based composite material tapes to conductive cores, and the technological modes of drying, impregnation and cooling of the cable.
Предлагаемый способ изготовления силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией включает доработку бумаги с нанесением на нее многослойного полимерного покрытия, экранирование токопроводящих жил лентами из электропроводящего материала, изолирование жил лентами доработанной бумаги, скрутку изолированных жил с заполнением пространства между жилами жгутами из волокнистых материалов, наложением поясной изоляции из лент доработанной бумаги и экранированием изоляции лентами из электропроводящего материала, варку диэлектрического пропиточного состава, сушку и пропитку изоляции, охлаждение кабеля, наложение металлической оболочки, наложение брони и защитных покровов, приемо-сдаточные испытания готового кабеля.The proposed method for manufacturing power cables with impregnated paper insulation includes modifying the paper with applying a multilayer polymer coating to it, shielding current-carrying cores with tapes of electrically conductive material, insulating the cores with tapes of modified paper, twisting the insulated cores with filling the space between the cores with bundles of fibrous materials, and applying belt insulation from tapes of modified paper and shielding of insulation with tapes of electrically conductive material, cooking of a dielectric impregnating composition, drying and impregnation of insulation, cooling of the cable, application of a metal sheath, application of armor and protective covers, acceptance testing of the finished cable.
Доработку бумаги производят следующим образом. Перед нанесением на бумагу многослойного полимерного покрытия масло-термостойкий полимерный слой покрытия подвергают вытяжке в продольном и поперечном направлениях на специальном оборудовании и по специальной технологии с последующей термостабилизацией. Такая обработка приводит к изменению макро-и микроскопической структуры полимерного слоя и появлению мик-ропор, размер которых составляет 0,01-0,08 мкм, а общая пористость 40-60%. При нагревании полимерного слоя до температуры >130°С, соответствующей режиму сушки-пропитки бумажно-пластиковой изоляции, микропоры полимерного слоя открываются, пропуская в одном направлении пары влаги при сушке, а в другом - диэлектрический пропиточный состав при пропитке. При остывании до температуры <125°С в процессе охлаждения кабеля после пропитки изоляции полимерный слой дает усадку и микропоры полностью закрываются. В процессе эксплуатации температура кабеля с бумажно-пластиковой изоляцией не превышает 130°С, поэтому микропоры полимерного слоя остаются закрытыми, предохраняя изоляцию кабеля от миграции пропиточного состава и ионизированных частиц. Оптимальная толщина масло-термостойкого полимерного слоя, выполняющего роль ионного барьера, составляет (5-30) мкм. На масло-термостойкий полимерный слой наносят адгезионный слой, который в расплавленном виде выдавливают через щелевую головку экструдера на основу, проходящую через специальный валковый агрегат. Оптимальная толщина адгезионного слоя составляет (3-5) мкм. Для получения электроизоляционного композиционного материала двухслойное полимерное покрытие припрессовывают на специальном оборудовании и по специальной технологии к бумажной основе адгезионным слоем к бумаге. Готовый композиционный материал в рулонах нарезают на бумагорезательной машине на ролики требуемой ширины, в зависимости от сечения токопроводящих жил кабеля.The paper is processed as follows. Before applying a multilayer polymer coating to paper, the oil-heat-resistant polymer coating layer is subjected to stretching in the longitudinal and transverse directions using special equipment and using special technology, followed by thermal stabilization. This treatment leads to a change in the macro- and microscopic structure of the polymer layer and the appearance of micropores, the size of which is 0.01-0.08 microns, and the total porosity is 40-60%. When the polymer layer is heated to a temperature >130°C, corresponding to the drying-impregnation mode of paper-plastic insulation, the micropores of the polymer layer open, allowing moisture vapor to pass in one direction during drying, and the dielectric impregnating composition during impregnation in the other. When cooled to a temperature of <125°C during the cooling process of the cable after impregnation of the insulation, the polymer layer shrinks and the micropores are completely closed. During operation, the temperature of a cable with paper-plastic insulation does not exceed 130°C, therefore the micropores of the polymer layer remain closed, protecting the cable insulation from migration of the impregnating composition and ionized particles. The optimal thickness of the oil-heat-resistant polymer layer, which acts as an ionic barrier, is (5-30) microns. An adhesive layer is applied to the oil-heat-resistant polymer layer, which is squeezed out in molten form through the slotted extruder head onto the base passing through a special roller unit. The optimal thickness of the adhesion layer is (3-5) microns. To obtain an electrically insulating composite material, a two-layer polymer coating is pressed onto a paper base using special equipment and using a special technology with an adhesive layer to the paper. The finished composite material in rolls is cut on a paper cutting machine into rollers of the required width, depending on the cross-section of the cable conductors.
В качестве бумажной основы для изготовления композиционного материала используют гладкую или микрокрепированную целлюлозную кабельную бумагу, применяемую в производстве силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией по ГОСТ 18410-73. Толщину, массу квадратного метра, физико-механические характеристики, вид и марку бумаги выбирают в зависимости от назначения композиционного материала и конструкции кабеля.Smooth or microcreped cellulose cable paper, used in the production of power cables with impregnated paper insulation in accordance with GOST 18410-73, is used as a paper base for the manufacture of composite material. The thickness, weight per square meter, physical and mechanical characteristics, type and grade of paper are selected depending on the purpose of the composite material and the design of the cable.
В качестве адгезионного слоя между бумажной основой и масло-термостойким микропористым полимерным покрытием используют масло-растворимые продукты полимеризации ациклических непредельных углеводородов (алкенов), или продукты сополимеризации алкенов со сложными эфирами органических кислот, или полиолефиновые воски или их смеси с оптимальной температурой плавления (90-120)°С. При этом оптимальная толщина адгезионного слоя составляет (3-5) мкм. Адгезионный слой из перечисленных материалов также выполняет функцию активатора (ускорителя) отверждения (табл. 1) и эффективного загустителя нестекающих диэлектрических пропиточных составов благодаря образованию кристаллической структуры.As an adhesive layer between the paper base and the oil-heat-resistant microporous polymer coating, oil-soluble polymerization products of acyclic unsaturated hydrocarbons (alkenes), or copolymerization products of alkenes with organic acid esters, or polyolefin waxes or mixtures thereof with an optimal melting point (90- 120)°C. In this case, the optimal thickness of the adhesion layer is (3-5) microns. The adhesion layer of the listed materials also serves as a curing activator (accelerator) (Table 1) and an effective thickener for non-draining dielectric impregnating compositions due to the formation of a crystalline structure.
В качестве масло-термостойкого полимерного покрытия используют полимерные диэлектрики с оптимальной температурой эксплуатации (150-300)°С из группы: полиимиды, полиэфирэфиркетоны, полиарилаты, фторопласты и сложные насыщенные кристаллизующиеся полиэфиры, получаемые поликонденсацией многоосновных кислот или их ангидридов с многоатомными спиртами. Барьерные свойства перечисленных диэлектриков по защите кабельной изоляции от проникновения заряженных частиц (ионов) обуславливаются высокой плотностью упаковки молекул и повышенной плотностью полимеров. При этом оптимальная толщина ионного барьера составляет (5-30) мкм. Для качественной сушки и пропитки изоляции полимерное покрытие изготавливают микропористым.As an oil-heat-resistant polymer coating, polymer dielectrics with an optimal operating temperature (150-300) ° C are used from the group: polyimides, polyetheretherketones, polyarylates, fluoroplastics and complex saturated crystallizing polyesters obtained by polycondensation of polybasic acids or their anhydrides with polyhydric alcohols. The barrier properties of the listed dielectrics to protect cable insulation from the penetration of charged particles (ions) are determined by the high packing density of molecules and the increased density of polymers. In this case, the optimal thickness of the ion barrier is (5-30) microns. For high-quality drying and impregnation of insulation, the polymer coating is made microporous.
В качестве диэлектрического пропиточного состава для пропитки бумажно-пластиковой изоляции могут быть использованы существующие вязкие составы МП-2 на основе кабельного масла КМ-22 и канифоли КНМК и МП-3 на основе кабельного масла КМ-22, канифоли КНМК и полиэтиленового воска ПВ-200, предназначенные для кабелей, прокладываемых на горизонтальных и наклонных трассах с ограниченной разностью уровней с температурой эксплуатации до 60°С, а также нестекающий состав МП-5 по РД 16.14.491-86, год ввода 1986, РФ, и состав по прототипу (табл. 1) на основе кабельного масла КМ-22, канифоли КНМК и полиэтиленового воска, предназначенного для кабелей, прокладываемых на крутонаклонных и вертикальных трассах с температурой эксплуатации до 70°С. Данные составы широко используют на кабельных заводах РФ. К недостаткам существующих пропиточных составов, содержащих канифоль, относят пониженную загущающую способность канифоли, непостоянный состав канифоли, который зависит от исходного сырья (древесины), степени ее очистки, пониженную температуру каплепадения, повышенную кинематическую вязкость при температуре 130°С, пониженное удельное объемное электрическое сопротивление, низкую термостабильность (значительное снижение диэлектрических характеристик после старения при температуре 100-130°С в течение 300 часов). К недостаткам существующих пропиточных составов относят значительное ухудшение их диэлектрических характеристик после старения при температуре 100-120°С в течение 300 часов в присутствии катализатора - меди. На данные недостатки в большей степени влияет склонность канифоли к самоокислению, в результате которого в канифоли всегда содержится некоторое количество (6-10%) оксикислот. Оксикислоты являются хорошим диэлектриком, однако их присутствие в канифоли нежелательно, так как они легко выпадают в осадок из раствора канифоли в минеральном масле. Канифоль может содержать также и другие продукты окисления - следы уксусной и муравьиной кислот.Для устранения перечисленных недостатков существующих пропиточных составов и создания принципиально нового пропиточного состава для кабелей с бумажно-пластиковой изоляцией с повышенной температурой эксплуатации авторами предполагаемого изобретения разработан состав кабельный диэлектрический нестекающий марки СКДн по ТУ 19.20.41.190-060-50289046-2018, год ввода 2018, РФ, на основе масла электроизоляционного марки МЭИ-20 по ТУ 0253-052-50289046-2014, год ввода 2015, РФ, и загустителя нестекающих пропиточных составов кабельного марки ЗПСКн по ТУ 19.20.41.190-060-50289046-2018, год ввода 2018, РФ, который полностью растворяется в минеральном масле, обеспечивает высокую доказанную термостабильность диэлектрического состава (более 4000 часов при температуре 125°С) и доказанную долговечность кабеля до 50 лет и более (табл. 2) при температуре длительной эксплуатации 90°С и кратковременной эксплуатации 130°С и обладает наряду с высокими диэлектрическими свойствами повышенной загущающей способностью, пониженной кинематической вязкостью при температуре 130°С (повышенной проникающей способностью при пропитке изоляции и технологичностью), повышенной температурой капле-падения, обеспечивающей повышенную температуру длительной эксплуатации кабеля. Для изготовления пропиточного состава марки СКДн используют также известное кабельное масло КМ-22. В таблице 1 приведены варианты пропиточного состава марки СКДн с основными характеристиками для новых кабелей с пропитанной бумажно-пластиковой изоляцией. Многокомпонентный синтетический загуститель ЗПСКн содержит полимерный компаунд, полимерную матрицу и антиокислительную добавку. В качестве полимерного компаунда используют синтетические сложноэфирные воски, низкомолекулярные полиалкены или их смеси. В качестве полимерной матрицы используют синтетические олефино-диеновые эластомеры, высокомолекулярные полиалкены, сополимеры олефинов со сложными виниловыми эфирами или их смеси. В качестве антиокислительной добавки могут быть использованы соединения фенольного типа из группы: ионол, вулканокс, ирганокс или их смеси. Процесс изготовления загустителя ЗПСКн заключается в смешивании компонентов и последующем гранулировании полученной смеси. Варку масла и пропиточного состава марки СКДн проводят в массоварочном котле при атмосферном давлении и постоянном перемешивании. Последовательность операций варки состава:As a dielectric impregnating composition for impregnating paper-plastic insulation, existing viscous compositions MP-2 based on cable oil KM-22 and rosin KNMK and MP-3 based on cable oil KM-22, rosin KNMK and polyethylene wax PV-200 can be used , intended for cables laid on horizontal and inclined routes with a limited difference in levels with an operating temperature of up to 60 ° C, as well as non-draining composition MP-5 according to RD 16.14.491-86, year of commissioning 1986, Russian Federation, and composition according to the prototype (Table . 1) based on KM-22 cable oil, KNMK rosin and polyethylene wax, intended for cables laid on steeply inclined and vertical routes with operating temperatures up to 70°C. These compositions are widely used at cable factories in the Russian Federation. The disadvantages of existing impregnating compositions containing rosin include the reduced thickening ability of rosin, the variable composition of rosin, which depends on the initial raw material (wood), the degree of its purification, lower dropping point, increased kinematic viscosity at a temperature of 130°C, reduced specific volumetric electrical resistance , low thermal stability (significant decrease in dielectric characteristics after aging at a temperature of 100-130°C for 300 hours). The disadvantages of existing impregnating compositions include a significant deterioration in their dielectric characteristics after aging at a temperature of 100-120°C for 300 hours in the presence of a copper catalyst. These disadvantages are largely influenced by the tendency of rosin to self-oxidation, as a result of which rosin always contains a certain amount (6-10%) of hydroxy acids. Hydroxy acids are a good dielectric, but their presence in rosin is undesirable, since they easily precipitate from a solution of rosin in mineral oil. Rosin may also contain other oxidation products - traces of acetic and formic acids. To eliminate the listed disadvantages of existing impregnating compositions and create a fundamentally new impregnating composition for cables with paper-plastic insulation with elevated operating temperatures, the authors of the proposed invention have developed a non-draining dielectric cable composition of the SKDN brand according to TU 19.20.41.190-060-50289046-2018, year of commissioning 2018, Russian Federation, based on electrical insulating oil grade MEI-20 according to TU 0253-052-50289046-2014, year of commissioning 2015, Russian Federation, and thickener of non-draining impregnating compositions for cable grade ZPSKn according TU 19.20.41.190-060-50289046-2018, year of introduction 2018, Russian Federation, which is completely soluble in mineral oil, provides high proven thermal stability of the dielectric composition (more than 4000 hours at a temperature of 125°C) and proven cable durability of up to 50 years or more ( Table 2) at a temperature of long-term operation of 90°C and short-term operation of 130°C and, along with high dielectric properties, has an increased thickening ability, reduced kinematic viscosity at a temperature of 130°C (increased penetrating ability when impregnating insulation and manufacturability), increased droplet temperature -drop, providing an increased temperature for long-term operation of the cable. For the production of SKDn brand impregnating composition, the well-known cable oil KM-22 is also used. Table 1 shows options for the impregnating composition of the SKDn brand with the main characteristics for new cables with impregnated paper-plastic insulation. The multicomponent synthetic thickener ZPSKn contains a polymer compound, a polymer matrix and an antioxidant additive. Synthetic ester waxes, low molecular weight polyalkenes or mixtures thereof are used as a polymer compound. Synthetic olefin-diene elastomers, high-molecular polyalkenes, copolymers of olefins with vinyl esters or mixtures thereof are used as a polymer matrix. Phenolic-type compounds from the group: ionol, vulcanox, irganox or mixtures thereof can be used as an antioxidant additive. The manufacturing process of the ZPSKn thickener consists of mixing the components and subsequent granulation of the resulting mixture. Cooking of oil and impregnating composition of the SKDn brand is carried out in a mass cooking kettle at atmospheric pressure and constant stirring. Sequence of operations for cooking the composition:
- варка масла МЭИ-20 или КМ-22 при температуре (130±10)°С до исчезновения пены;- cooking oil MEI-20 or KM-22 at a temperature of (130±10)°C until the foam disappears;
- загрузка загустителя ЗПСКн в количестве (25±5) мас. % (табл. 1);- loading of thickener ZPSKn in the amount of (25±5) wt. % (Table 1);
- варка пропиточного состава СКДн при температуре (130±10)°С до исчезновения пены.- cooking the SKDn impregnating composition at a temperature of (130±10)°C until the foam disappears.
При необходимости после варки проводят дегазацию состава в котле-дегазаторе под вакуумом путем непрерывной круговой циркуляции при температуре (130±10)°С и остаточном давлении (10-20) мм рт.ст. После варки и дегазации проводят замер основных параметров готового пропиточного состава (табл. 1).If necessary, after cooking, the composition is degassed in a degassing boiler under vacuum by continuous circular circulation at a temperature of (130 ± 10) ° C and a residual pressure of (10-20) mm Hg. After cooking and degassing, the main parameters of the finished impregnating composition are measured (Table 1).
Силовые электрические кабели с бумажно-пластиковой пропитанной изоляцией изготавливают по следующей технологии. На электроизоляционную кабельную бумагу марки К, или КМ, или БКМ наносят многослойное полимерное покрытие, состоящее из адгезионного слоя толщиной (3-5) мкм на основе маслорастворимого активатора отверждения пропиточного состава с температурой плавления (90-120)°С и ионного барьера в виде масло-термостойкого микропористого полимерного покрытия толщиной (5-30) мкм с температурой эксплуатации (150-300)°С. Полученный электроизоляционный композиционный материал на бумажной основе марки ЭКМ для изолирования токопроводящих жил, разработанный авторами предполагаемого изобретения, а также электропроводящие материалы марки БЭКДм, ЭКРАН, ТЭК, ПНЭК на бумажной, тканевой и нетканой основе для экранирования жил и изоляции, разработанные авторами предполагаемого изобретения, нарезают на бобинорезательных машинах продольной резки на ленты определенной ширины в зависимости от конструкции кабеля и перематывают в ролики диаметром до 500 мм. На медные или алюминиевые токопроводящие жилы накладывают с перекрытием ленту электропроводящего материала на изолировочной лентообмоточной машине по спирали с определенным шагом и скоростью наложения электропроводящим слоем к жилам. Одновременно накладывают на жилы поверх электропроводящего материала ленты электроизоляционного композиционного материала ЭКМ-140 и сигнальную ленту с зазором по спирали в чередующихся направлениях полимерным покрытием наружу. Намотку материала ЭКМ-140 на жилы в чередующихся направлениях (правое, левое) по (4-8) лент проводят с целью предотвращения перемещения и соскальзывания витков материала, а также обеспечения качества и плотности бумажно-пластиковой изоляции. Намотку лент проводят полимерным покрытием наружу в связи с обеспечением условий для качественной пропитки бумажно-пластиковой изоляции. При намотке лент материала ЭКМ-140 на жилы бумажной основой наружу бумажно-пластиковая изоляция пропитывается диэлектрическим составом не полностью или вообще не пропитывается. Количество лент и толщину поясной изоляции выбирают в зависимости от марки кабеля (номинального напряжения) и толщины материала. Изолированные и маркированные жилы скручивают на машине общей скрутки с заполнением промежутков между жилами бумажными или джутовыми жгутами. Поверх скрученных изолированных жил накладывают поясную изоляцию из лент электроизоляционного композиционного материала ЭКМ-140 определенной ширины, включая наружный слой из ленты маркированной бумаги. Ленты в поясной изоляции накладывают с зазором по спирали полимерным покрытием наружу. Поверх поясной изоляции накладывают экран из одной ленты электропроводящего материала ЭКРАН или БЭКДм с перекрытием. Количество лент и толщину поясной изоляции выбирают в зависимости от марки кабеля (номинального напряжения) и толщины материала. После наложения бумажно-пластиковой изоляции кабель подвергают сушке-пропитке для удаления влаги и воздуха из изоляции и пропитки ее диэлектрическим составом, например нестекающим диэлектрическим составом марки СКДн с температурой каплепадения более 100°С (табл. 1). Сушка и пропитка бумажно-пластиковой изоляции являются взаимосвязанными процессами, так как влага из атмосферы быстро поглощается сухой бумажной основой материала, поэтому пропитку производят сразу после сушки без воздействия на изоляцию кабеля атмосферного воздуха. Последовательность операций сушки-пропитки кабеля:Power electrical cables with impregnated paper-plastic insulation are manufactured using the following technology. A multilayer polymer coating is applied to electrical insulating cable paper of grade K, or KM, or BKM, consisting of an adhesion layer (3-5) microns thick based on an oil-soluble curing activator of the impregnating composition with a melting point of (90-120) ° C and an ionic barrier in the form oil-heat-resistant microporous polymer coating with a thickness of (5-30) microns with an operating temperature of (150-300)°C. The resulting electrical insulating composite material on a paper base of the EKM brand for insulating conductors, developed by the authors of the proposed invention, as well as electrically conductive materials of the BEKDm, EKRAN, TEK, PNEK brands on paper, fabric and non-woven bases for shielding conductors and insulation, developed by the authors of the proposed invention, are cut on slitting rewinding machines, they are slitted into strips of a certain width depending on the cable design and rewound into rollers with a diameter of up to 500 mm. A tape of electrically conductive material is applied to the copper or aluminum conductors with an overlap on an insulating tape-winding machine in a spiral with a certain pitch and speed of application of the electrically conductive layer to the conductors. At the same time, tapes of electrical insulating composite material EKM-140 and a signal tape with a gap in a spiral in alternating directions, with the polymer coating facing outward, are applied to the cores over the electrically conductive material. Winding of the EKM-140 material onto the cores in alternating directions (right, left) along (4-8) tapes is carried out in order to prevent movement and slipping of the turns of the material, as well as to ensure the quality and density of the paper-plastic insulation. The tapes are wound with the polymer coating facing outward in order to ensure conditions for high-quality impregnation of the paper-plastic insulation. When winding tapes of EKM-140 material onto the cores with the paper base facing outwards, the paper-plastic insulation is not completely impregnated with the dielectric composition or is not impregnated at all. The number of tapes and the thickness of the belt insulation are selected depending on the brand of cable (rated voltage) and the thickness of the material. Insulated and marked cores are twisted using a general twisting machine, filling the spaces between the cores with paper or jute strands. On top of the twisted insulated cores, belt insulation is applied from tapes of electrical insulating composite material EKM-140 of a certain width, including an outer layer of marked paper tape. Belt insulation tapes are applied with a gap in a spiral, with the polymer coating facing outward. A screen made of one strip of electrically conductive material EKRAN or BEKDm with an overlap is placed on top of the waist insulation. The number of tapes and the thickness of the belt insulation are selected depending on the cable brand (rated voltage) and the thickness of the material. After applying paper-plastic insulation, the cable is subjected to drying-impregnation to remove moisture and air from the insulation and impregnate it with a dielectric composition, for example, a non-draining dielectric composition of the SKDn brand with a dropping point of more than 100 ° C (Table 1). Drying and impregnation of paper-plastic insulation are interrelated processes, since moisture from the atmosphere is quickly absorbed by the dry paper base of the material, therefore impregnation is carried out immediately after drying without affecting the cable insulation of atmospheric air. Sequence of cable drying-impregnation operations:
- загрузка корзины с кабелем в вакуумный котел с паровой рубашкой и подсоединение жил к токовым вводам;- loading the basket with the cable into a vacuum boiler with a steam jacket and connecting the cores to the current inputs;
- нагрев кабеля под вакуумом до температуры (130±5)°С пропусканием тока по жилам и пара в рубашке котла;- heating the cable under vacuum to a temperature of (130±5)°C by passing current through the conductors and steam in the boiler jacket;
- предварительная сушка под вакуумом при температуре (130±5)°С;- preliminary drying under vacuum at a temperature of (130±5)°C;
- сушка при температуре (125-140)°С и остаточном давлении (2-10) мм рт.ст. в течение (5-10) час;- drying at a temperature of (125-140) ° C and a residual pressure of (2-10) mm Hg. within (5-10) hours;
- впуск в котел с кабелем пропиточного состава СКДн после варки или после дегазации при температуре (130-145)°С и остаточном давлении (5-10) мм рт.ст., при этом пропиточный состав должен закрывать верхние витки кабеля слоем не менее 1 м;- inlet into the boiler with the cable of the impregnating composition SKDN after cooking or after degassing at a temperature of (130-145) ° C and a residual pressure of (5-10) mm Hg, while the impregnating composition must cover the upper turns of the cable with a layer of at least 1 m;
- пропитка изоляции кабеля до исчезновения пены при температуре (140±5)°С и остаточном давлении (5-10) мм рт.ст. последовательно в два или несколько чередующихся этапов: под вакуумом и атмосферном давлении;- impregnation of the cable insulation until the foam disappears at a temperature of (140±5)°C and a residual pressure of (5-10) mm Hg. sequentially in two or more alternating stages: under vacuum and atmospheric pressure;
- охлаждение кабеля в котле при атмосферном давлении до температуры (120-125)°С;- cooling of the cable in the boiler at atmospheric pressure to a temperature of (120-125) ° C;
- слив пропиточного состава из котла при температуре (120-125)°С;- draining the impregnating composition from the boiler at a temperature of (120-125)°C;
- выгрузка корзины с кабелем из вакуумного котла на площадку и охлаждение кабеля до температуры (60-70)°С.- unloading the basket with the cable from the vacuum boiler onto the platform and cooling the cable to a temperature of (60-70)°C.
Пропитку кабеля проводят до полного растворения адгезионного слоя полимерного покрытия композиционного материала в пропиточном составе внутри изоляции, отделения полимерного покрытия от бумажной основы и заполнения изоляции и многопроволочных жил пропиточным составом, а в процессе охлаждения пропиточного состава изоляцию уплотняют за счет усадки полимерного покрытия. Качество пропитки изоляции и много проволочных токопроводящих жил проверяют на образцах длиной (2-5) м, отрезанных с обоих концов кабеля после его охлаждения в котле или выгрузки корзины с кабелем из котла на площадку.The cable is impregnated until the adhesive layer of the polymer coating of the composite material in the impregnating composition inside the insulation is completely dissolved, the polymer coating is separated from the paper base and the insulation and stranded conductors are filled with the impregnating composition, and during the cooling process of the impregnating composition, the insulation is compacted due to shrinkage of the polymer coating. The quality of insulation impregnation and many conductive wires is checked on samples of length (2-5) m, cut from both ends of the cable after it has been cooled in the boiler or the basket with the cable has been unloaded from the boiler onto the site.
Пропитанная нестекающим составом СКДн бумажно-пластиковая изоляция является гигроскопичным материалом, поэтому после сушки-пропитки и охлаждения на кабель накладывают поверх бумажного экрана влаговоздухо-непроницаемую металлическую оболочку (свинцовая или алюминиевая). Наложение алюминиевой оболочки производят на гидравлическом прессе или по технологии непрерывной экструзии Conform без образования «бамбуковых» колец на оболочке (кольцевых утолщений на технологических стыках, получаемых при прессовании алюминиевых заготовок). Наложение свинцовой оболочки производят на червячном прессе.Paper-plastic insulation impregnated with a non-draining SKDn composition is a hygroscopic material, therefore, after drying, impregnation and cooling, a moisture-air-tight metal sheath (lead or aluminum) is placed on top of the paper screen. The aluminum shell is applied using a hydraulic press or using Conform continuous extrusion technology without the formation of “bamboo” rings on the shell (ring thickenings at technological joints obtained by pressing aluminum blanks). The lead sheath is applied using a worm press.
Поверх металлической оболочки кабеля наносят защитные покровы:Protective covers are applied over the metal sheath of the cable:
- защитную подушку, состоящую из чередующихся слоев битума, полиэти-лентерефталатной пленки и крепированной бумаги, или нетканого полотна или полимерной оболочки;- a protective cushion consisting of alternating layers of bitumen, polyethylene terephthalate film and crepe paper, or non-woven fabric or polymer shell;
- броню из стальных оцинкованных лент или проволоки;- armor made of galvanized steel strips or wire;
- наружный защитный покров из чередующихся слоев битума, полиэтиленте-рефталатной пленки, волокнистых материалов (стеклопряжи, или пропитанной джутовой пряжи или пропитанной тканевой джутовой ленты) или полимерной оболочки;- an outer protective cover made of alternating layers of bitumen, polyethylene-rephthalate film, fibrous materials (glass yarn, or impregnated jute yarn or impregnated jute fabric tape) or a polymer shell;
- наружное меловое или слюдяное покрытие при использовании в защитном покрове из волокнистых материалов.- external chalk or mica coating when used in a protective cover made of fibrous materials.
В зависимости от назначения кабеля используют также другие конструкции защитных покровов.Depending on the purpose of the cable, other designs of protective covers are also used.
После изготовления кабель подвергают приемо-сдаточным и периодическим испытаниям:After manufacturing, the cable is subjected to acceptance and periodic tests:
- определение электрического сопротивления изоляции, пересчитанного на 1 км длины и температуру 20°С по ГОСТ 3345-76; год ввода 1978, Россия;- determination of electrical insulation resistance, recalculated per 1 km of length and temperature 20°C according to GOST 3345-76; year of commissioning 1978, Russia;
- испытание переменным напряжением частотой 50 Гц в течение 10 мин по ГОСТ 2990-78, год ввода 1980, Россия;- alternating voltage test with a frequency of 50 Hz for 10 minutes according to GOST 2990-78, year of introduction 1980, Russia;
- определение тангенса угла диэлектрических потерь и приращения тангенса угла диэлектрических потерь по ГОСТ 12179-76, год ввода 1978, Россия;- determination of the dielectric loss tangent and the increment of the dielectric loss tangent according to GOST 12179-76, introduced 1978, Russia;
- испытание по ГОСТ 18410-73 на стойкость кабеля к навиванию на цилиндр определенного диаметра полным витком сначала в одном направлении, а затем, после выпрямления, в противоположном направлении с последующей разборкой отрезка кабеля после испытаний;- testing in accordance with GOST 18410-73 for the resistance of the cable to being wound onto a cylinder of a certain diameter in a full turn, first in one direction, and then, after straightening, in the opposite direction, followed by disassembling the cable section after the tests;
- испытание повышенным переменным напряжением частотой 50 Гц после навивания по ГОСТ 18410-73 и ГОСТ 2990-78.- test with increased alternating voltage with a frequency of 50 Hz after winding according to GOST 18410-73 and GOST 2990-78.
Остальные параметры кабеля определяют по ГОСТ 18410-73.The remaining cable parameters are determined according to GOST 18410-73.
В таблице 2 приведены варианты силовых кабелей на номинальное напряжение 10 кВ сечением токопроводящих жил 3×120, включая кабель по прототипу с бумажной пропитанной изоляцией, кабель по ГОСТ Р 55025-2012 с изоляцией из сшитого полиэтилена и пять вариантов нового кабеля с бумажно-пластиковой пропитанной изоляцией, изготовленных по изложенной выше технологии. Параметры кабелей (табл. 2) определяют следующим образом:Table 2 shows options for power cables for a rated voltage of 10 kV with a conductor cross-section of 3×120, including a prototype cable with impregnated paper insulation, a cable in accordance with GOST R 55025-2012 with cross-linked polyethylene insulation, and five options for a new cable with impregnated paper-plastic insulation manufactured using the technology described above. The cable parameters (Table 2) are determined as follows:
- номинальная толщина изоляции кабеля по прототипу и новых кабелей равна сумме толщин фазной и поясной изоляции;- the nominal thickness of the cable insulation according to the prototype and new cables is equal to the sum of the thicknesses of the phase and belt insulation;
- удельное электрическое сопротивление изоляции равно электрическому сопротивлению изоляции, деленному на номинальную толщину изоляции;- the specific electrical resistance of the insulation is equal to the electrical resistance of the insulation divided by the nominal thickness of the insulation;
- номинальная электрическая прочность равна номинальному напряжению (10 кВ), деленному на номинальную толщину изоляции.- the rated electrical strength is equal to the rated voltage (10 kV) divided by the rated insulation thickness.
Остальные параметры кабелей (табл. 2) определяют по ГОСТ 18410-73.The remaining cable parameters (Table 2) are determined according to GOST 18410-73.
Из таблицы 2 видно, что новый способ изготовления силовых кабелей с пропитанной бумажной изоляцией, включающий доработку бумаги с использованием ионного барьера в виде масло-термостойкого микропористого полимерного покрытия, позволяет получить экономичные и технологичные силовые кабели с пропитанной бумажно-пластиковой изоляцией с основными параметрами, превосходящими параметры существующих кабелей с пропитанной бумажной изоляцией и кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена. При использовании нового способа удельное электрическое сопротивление пропитанной бумажно-пластиковой изоляции будет не менее 230 МОм-км/мм. В результате проведенного поиска по патентным и научно-техническим источникам информации не выявлено решений, содержащих всей совокупности существенных признаков независимого пункта формулы предполагаемого изобретения, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения критерию патентоспособности «новизна». Данный способ разработан авторами предполагаемого изобретения с привязкой к существующему способу изготовления кабелей с пропитанной бумажной изоляцией и опробован на кабельных заводах РФ с положительными результатами. В связи с этим заявляемое изобретение соответствует критерию патентоспособности «промышленная применимость».From Table 2 it can be seen that a new method for manufacturing power cables with impregnated paper insulation, including modification of the paper using an ionic barrier in the form of an oil-heat-resistant microporous polymer coating, makes it possible to obtain economical and technologically advanced power cables with impregnated paper-plastic insulation with basic parameters exceeding parameters of existing cables with impregnated paper insulation and cables with XLPE insulation. When using the new method, the electrical resistivity of the impregnated paper-plastic insulation will be at least 230 MOhm-km/mm. As a result of a search through patent and scientific and technical sources of information, no solutions were identified containing the entire set of essential features of the independent claim of the alleged invention, which allows us to conclude that the claimed invention complies with the patentability criterion of “novelty”. This method was developed by the authors of the proposed invention in connection with the existing method of manufacturing cables with impregnated paper insulation and tested at cable factories in the Russian Federation with positive results. In this regard, the claimed invention meets the patentability criterion of “industrial applicability”.
Claims (4)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2823602C1 true RU2823602C1 (en) | 2024-07-24 |
Family
ID=
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087958C1 (en) * | 1994-07-04 | 1997-08-20 | Эвир Аврамович Боксимер | Manufacturing process for paper covered power cables impregnated with nondripping compound |
| RU65682U1 (en) * | 2007-04-09 | 2007-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВАН" | ELECTRIC POWER CABLE |
| US20140138008A1 (en) * | 2011-07-20 | 2014-05-22 | Voith Patent Gmbh | Method for producing a tape for an electrical insulation system |
| CN104575837A (en) * | 2014-12-12 | 2015-04-29 | 浙江晨光电缆股份有限公司 | High-voltage power cable extruded with flat aluminum sheath and manufacturing method |
| RU214255U1 (en) * | 2022-06-30 | 2022-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель" | Fireproof power cable with two-layer paper insulation |
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2087958C1 (en) * | 1994-07-04 | 1997-08-20 | Эвир Аврамович Боксимер | Manufacturing process for paper covered power cables impregnated with nondripping compound |
| RU65682U1 (en) * | 2007-04-09 | 2007-08-10 | Общество с ограниченной ответственностью "СЕВАН" | ELECTRIC POWER CABLE |
| US20140138008A1 (en) * | 2011-07-20 | 2014-05-22 | Voith Patent Gmbh | Method for producing a tape for an electrical insulation system |
| CN104575837A (en) * | 2014-12-12 | 2015-04-29 | 浙江晨光电缆股份有限公司 | High-voltage power cable extruded with flat aluminum sheath and manufacturing method |
| RU214255U1 (en) * | 2022-06-30 | 2022-10-18 | Общество с ограниченной ответственностью "Камский кабель" | Fireproof power cable with two-layer paper insulation |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2823602C1 (en) | Method of making power cables with impregnated paper insulation | |
| CA2808667A1 (en) | Improved polyamide electrical insulation for use in liquid filled transformers | |
| US2147824A (en) | Electrical insulating material | |
| US20200411208A1 (en) | Gel impregnated bushing | |
| JP2001527268A (en) | Method of manufacturing electric device having insulating system impregnated with dielectric fluid | |
| RU188351U1 (en) | ELECTRIC POWER CABLE | |
| KR101321206B1 (en) | Insulated power cable | |
| US4218580A (en) | Paper pulp insulated cable and method of manufacture | |
| CN102187404B (en) | Polyamide electrical insulators for liquid-filled transformers | |
| JPS63271808A (en) | High cut-through resistant insulated conductor | |
| RU2366060C1 (en) | Method of making insulation for windings of electrical machines | |
| US2145350A (en) | Cable insulating compositions | |
| RU195814U1 (en) | ELECTRIC POWER CABLE | |
| RU207288U1 (en) | ELECTRIC POWER CABLE | |
| JPH0731944B2 (en) | Winding for water-sealed underwater motor | |
| US2717917A (en) | High voltage insulated conductor and method of manufacturing the same | |
| RU164397U1 (en) | THREE-WAY POWER CABLE WITH INTEGRATED POLYETHYLENE | |
| US4113534A (en) | Paper pulp insulated cable and method of manufacture | |
| JP3402838B2 (en) | Mica tape and insulated coil using the same | |
| RU213720U1 (en) | Power cable with two layers of paper insulation | |
| US1993838A (en) | Electrical insulation | |
| CN116487119B (en) | Safe inward bound fireproof cable and manufacturing method thereof | |
| US1448386A (en) | Alkali and heat resistant insulation | |
| RU188123U1 (en) | POWER CABLE WITH COMBINED INSULATION | |
| CN120511104A (en) | Water tree resistant medium voltage power cable |