книги из ГПНТБ / Дмитревский, В. С. Высоковольтные гибкие кабели

кабель со стальным упрочнением имеет заметные преи­ мущества, то при растягивающей нагрузке 5 кгс стой­ кость к изгибу кабеля со стальными сердечниками и без них практически одинакова.

Исследования также показали, что наличие в жилах стальных сердечников не сказывается существенно на долговечность металлического экрана. Таким образом,

Рис. 2-28. Интегральные кри­ вые распределения образцов по величине разрушения медных жил ври деформации изгиба.

Число циклов 25 000.

/ — без сердечников, нагрузка ЙО кгс\ 2 — с сердечниками, нагруз­ ка 20 кгс\ Я — без сердечников, на­ грузка 5 кгс.

кабель со стальными сердечниками в токопроводящих жилах по сравнению с обычным кабелем обладает боль­ шей стойкостью к деформациям изгиба и пробега с из­ гибом при наличии одновременного воздействия боль­ ших растягивающих нагрузок. Это можно объяснить тем, что при больших нагрузках сталь как более упругий ма­ териал принимает на себя основную часть растягиваю­ щих усилий, и напряжения, возникающие в меди в этом случае, значительно меньше, чем при отсутствии сталь­ ных сердечников.

При уменьшении растягивающих усилий деформация меди становится незначительной, резкого перераспреде­ ления нагрузки между медью и сталью не происходит и влияние стального сердечника невелико. При одина­ ковой растягивающей нагрузке уменьшение влияния стальных сердечников будет наблюдаться при увеличе­ нии сечения медных жил.

Наблюдения показывают, что в большинстве случа­ ев для питания экскаваторов используются кабели зна­ чительно больших сечений, чем требуется из условия допустимой токовой нагрузки. В частности, иа карьерах Криворожского бассейна для питания экскаваторов при­ меняются, как правило, кабели сечением 35—70 мм2 там, где' возможно применение кабелей сечений 16—■

70

25 мм2 [Л. 33]. Такое положение, очевидно, обусловлено тем, что механическая прочность кабелей малых сечений недостаточна и при перемещении кабеля возможны об­ рывы жил. Проведенные НИКИ г. Томска па одном пз

в токопроводящих жилах еще не возникает остаточная деформация, определяются из условия 2,5 кгс на 1 мм2 суммарного сечения. При действии на кабель одновре­ менно с растяжением других видов деформации (изгиб, кручение) допустимые усилия намного ниже. Фирма «Пирелли», например, максимальное растягивающее усилие для наматываемого на барабан экскаваторного

кабели сечений 10— 16 мм2.

Однако следует отметить, что введение в конструк­ цию стальных сердечников влечет за собой ряд техноло­ гических осложнений при производстве кабеля, в част­ ности при изготовлении токопроводящих жил.

2-6. ЗАЩ ИТНЫ Е О БО Л О ЧКИ

Значительные механические воздействия, которым обыч­ но подвергаются высоковольтные гибкие, в частности экскаваторные, кабели во время работы, часто приводят к преждевременному выходу кабеля из строя из-за на­ рушения целостности защитной шланговой оболочки.

Трение кабеля при перемещении по каменистому грунту, удары породы, наконец наезды транспорта — все эти причины приводят обычно к повреждению за­ щитной оболочки кабеля. Кроме того, кабель постоянно находится на открытом воздухе, где на него действует солнечная радиация, атмосферный озон, колебания тем­ пературы окружающего воздуха и другие факторы, вы­ зывающие ускоренное старение резины.

71

В связи с этим шланговая оболочка должна обла­ дать высокой механической прочностью, эластичностью, стойкостью к атмосферным воздействиям, а в ряде слу­ чаев быть стойкой к маслам, бензину, кислотам, щело­ чам и не распространять горение.

получения хлоропрена служит ацетилен. Полимеризация хлоропрена производится в водной эмульсин (щелочная среда) при температуре около 40°С. В качестве катали­ затора применяются персульфат калия п др. Регулято­ ром длины полимерной цепи являются сера или меркап­ таны.

В кабельных резинах отечественный хлоропреновый каучук (наирпт) применяется с пластичностью по Кар­ реру от 0,65 до 0,72. За границей основным производи­ телем хлоропренового каучука является США, где кау­ чук известен под названием неопрен.

Кроме вышеуказанных, следует упомянуть еще о двух весьма перспективных композициях: хлорсульфированном полиэтилене (ХСПЭ) и продукте совмещения дивинилнитрнльного каучука с поливиннхлоридом (СКН/ПВХ). Хлорсульфированный полиэтилен представ­ ляет собоц продукт замещения водорода в полиэтилене на хлорсульфогруппу; содержание серы— 1,7%, хло­ ра — 26—29%.

Резины на основе хлорсульфнрованного полиэтилена обладают достаточно высокими фпзпко-механическпмп характеристиками и высокой озоностойкостыо, не рас­ пространяют горение, а также обладают повышенными маслобензостойкостыо и влагостойкостью. Резины на основе ХСПЭ могут длительно работать при температу­ рах до 90°С.

Продукт совмещения дпвпнилнитрнльиого каучука с поливинилхлоридом представляет собой коллоидную смесь указанных продуктов. Отношение СКН/ПВХ ко­ леблется от 80:20 до 60:40. Благодаря сочетанию свойств СКН и ПВХ конечный продукт обладает рядом

72

технически цепных характеристик: высокой озоиостой-

ных саж, обеспечивающих высокие физико-механические показатели резин по пределу прочности, сопротивлению раздиру п истиранию. Рецептура п свойства шланговых резин приведены в табл. 2-22 и 2-23.

В зарубежных стандартах шланговые резины для кабелей, работающих в тяжелых условиях, имеют пре­ дел прочности 100—245 кгс/см2, причем резины, имею­ щие предел прочности 192—245 кгс/см2, содержат 60% натурального каучука. Относительное удлинение резин

73

На Осіюізе натурального каучука составляет 40Ö—âöO%, на основе неопрена — 250—300%.

Показатели отечественных п зарубежных резин при­ ведены в табл. 2-24.

резинах; озоисстойкость резины по рецепту 2 фактически значительно выше.

По сопротивлению старению шланговых резин су­ ществуют различные методики испытания в разных странах, однако большинство стандартов предусматри­ вает старение шланговых резин в термостате при 70°С в течение 96—240 ч. В США наряду с термостатным старением предусмотрено и широко применяется старе­ ние в кислородной бомбе при 70 °С в течение 96 ч.

Нужно отметить, что условия теплового старения, а также испытания маслостойкости шланговых резин, предусмотренные в зарубежных стандартах, более жест­ ки. Однако по данным ВНИИКП отечественные шлан­ говые резины, испытанные по этим методикам, соответ­ ствуют зарубежным стандартам.

74

75

76

Для оболочек кабелей, работающих в условиях Край­ него Севера, в последние годы стали использоваться специальные хладостойкие резины. Они имеют состав, подобный типовому, но с несколько большим содержа­ нием морозостойкого каучука СКД и активной сажи. Резина ШВПМ-50, применяемая для оболочек хладо­ стойких кабелей КШВГМ, имеет хладостойкость —65 °С и достаточно высокие физико-механические свойства.

В опытных хладостойких кабелях с негорючей обо­ лочкой НИКИ г. Томска применена резина марки ШНМ-50, разработанная на основе наирита М, который содержит большое количество пластификатора. В про­ цессе старения пластификатор мигрирует на поверх­ ность оболочки, что приводит к снижению хладостойко­ сти резины. Однако, хладостойкость резины ШНМ-50 остается выше хладостойкости резин на основе наири-

77

та А, II на основании результатов эксплуатации опытных кабелей ШНМ-50 может быть рекомендована для хла­ достойких негорючих оболочек до разработки хладо­ стойкого наирита без пластификаторов. В табл. 2-25 II 2-26 приведены состав и свойства хладостойких резин.

Т а б л и ц а 2-26

Механическая прочность оболочек, кроме рассмот­ ренных способов, (армирование, рецептурный), может быть повышена и технологическим путем, например уменьшением ее структурной неоднородности при на­ ложении на кабель методом экструзии.

Физическая сущность структурной неоднородности заключается в том, что молекулярные звенья резиновой массы в зоне формования оболочки претерпевают за счет различных скоростей потока и вытяжки напряжение сдвига и продольную ориентацию (каландровый эф­ фект), кроме того, в оболочке возникают продольные швы, обусловленные преднамеренным разделением по­ тока резины в распределительных каналах дорнодержа-

78

теля. Продольные ііівы, расположенные в сечении массы по образующим (секторный эффект), дают значитель­ ное ослабление оболочки.

Вследствие перечисленных причин резиновая оболоч­ ка приобретает механическую неоднородность, прояв­ ляющуюся в том, что ее прочность на разрыв в про­ дольном направлении оказывается больше, а относи­ тельное удлинение и сопротивление раздиру — меньше, чем в поперечном направлении. Неоднородность физико­ механических свойств приводит к неравномерной вы­ тяжке, ускоренному износу резиновой оболочки, сни­ жает ее стойкость к раздиру, вырыву.

Наиболее эффективным способом предотвращения продольных швов п ориентации молекулярных звеньев является относительное смещение направления движе­ ния внутреннего и наружного слоев оболочки при ее формовании.

Этот способ основан на применении дорна и матри­ цы, имеющих на конической поверхности винтовые многозаходные каналы с взаимно противоположным направлением нарезки. Когда резиновая смесь посту­ пает в зазор между дорном и матрицей, продольные швы II ^ориентированные молекулярные звенья подвер­ гаются левому смещению у поверхности дорна и право­ м у— у поверхности матрицы, а внутренний слой оболоч­ ки сохраняет первоначальное направление.

В результате смещения движений трех слоев про­ исходит сглаживание продольных швов и каландрового эффекта.

Проведенная в НИКИ г. Томска экспериментальная проверка показала, что этот способ позволяет значи­ тельно (на 20—50%) увеличить прочность резиновой оболочки на раздир.

Г Л А В А Т Р Е Т Ь Я

ОСНОВЫ РАСЧЕТА ИЗОЛЯЦИИ

ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ КАБЕЛЕЙ

3-1. О СН О ВН Ы Е З А Д А Ч И РАСЧЕТА И ЗО ЛЯЦИ И

Проектирование электрической изоляции кабеля сводит­ ся к отысканию ответа на следующие два вопроса: 1) какой применить электроизоляционный материал;

79