Обзор основных свойств современных материалов, используемых в качестве изоляции силовых кабелей. Разработка конструкции кабелей со сшитой изоляцией не распространяющей горение. Термические характеристики поливинилиденфторида и сшитого полиэтилена.
Аннотация к работе
В работе представлены результаты разработки силовых кабелей на напряжение от 0,66 до 3 КВ с сшитой полиолефиновой изоляцией. Представлены результаты механических и термических экспериментальных исследований кабелей с применением сшитого полиэтилена и фторопласта марки Ф-2М. Дан обзор свойств современных материалов, используемых в качестве изоляции кабелей. Рассчитаны затраты на производство разработанной конструкции и рассмотрена экологическая безопасность использования предложенного материала.В настоящее время для передачи электрической энергии многие страны практически полностью перешли с кабелей с бумажно-маслянной изоляцией (БМПИ) на использование кабелей с полиолефиновой, в частности из сшитого полиэтилена (СПЭ), на напряжение 6-35 КВ и имеют положительный опыт их эксплуатации. Так, например, в США и Канаде такие кабели занимают 85% всего рынка силовых кабелей, в Германии и Дании - 95%, а в Японии, Франции, Финляндии и Швеции - 100%. В последнее время ведущая энергосистема России ЕЭЭС ориентирована на применение в электрических сетях указанных выше кабелей при строительстве (прокладке) новых электрических сетей (ЭС), плановой замене либо капитальном ремонте старых кабельных линий (КЛ). Таким образом, кабели с такой изоляцией в первую очередь должны рассматриваться как замена кабелям с БМПИ. Преимущества усовершенствованной конструкции и современной технологии производства кабелей с изоляцией из полиолефинов обусловили их повсеместное применение в развитых странах, что заметно сократило использование других типов кабеля [2].По оценке специалистов службы пожарной безопасности России электрические кабели и провода по основным составляющим пожарной опасности, таких как количество пожаров, размер материального ущерба и число погибших занимают первое место в ранге пожарной опасности среди электротехнических изделий (табл. Выбор материалов пониженной горючести при конструировании кабелей, не распространяющих горение, является основным техническим приемом, однако с учетом областей применения кабелей и уровня требований по пожарной безопасности все шире используется введение дополнительных элементов конструкции. В качестве критерия соответствия кабелей требованиям по нераспространению горения по стандарту МЭК 60332-1-2007 принято значение эквивалентного кислородного индекса КИЭКВ, которое было экспериментально определено для кабелей с изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного (ПВХ-ПЛАСТИКАТ) пластиката или других галогеносодержащих полимерных материалов. Значение эквивалентного кислородного индекса для кабелей определяется как (1.1) где: vi - объем i-го материала в кабеле, л/м; n - число полимерных материалов в конструкции кабеля; КИІ - кислородный индекс i-го материала. Первоначально такие кабели и провода применялись на атомных электростанциях, однако затем эти кабельные изделия были использованы на промышленных объектах, в складских помещениях и в зданиях общественного назначения.(2.1) образующиеся при полимеризации или сополимеризации ненасыщенных углеводородов - олефинов (R, R"=H, CH3, C2H5 и т.п.). Полиолефиновая изоляция к обладает весьма ценным комплексом свойств: высокой механической прочностью и диэлектрическими свойствами, устойчивостью к действию агрессивных сред, повышенной температурой плавления и теплостойкостью, небольшим удельным весом и т. д. По масштабу промышленного производства и широте областей применения (пленки и волокна, электроизоляционные покрытия, литьевые изделия и др.) полиолефины не имеют себе равных среди термопластичных материалов [4]. Полимеры очень часто используется в кабельных конструкциях среднего напряжения за счет того что он имеет ряд преимуществ по сравнению с БПМИ: · большая пропускная способность за счет увеличения допустимой температуры жилы (допустимые токи нагрузки в зависимости от условий прокладки на 15-30% больше, чем у кабелей с БПМИ) [5]; ПВХ-пластикат - полярный полимер, он имеет пониженные диэлектрические характеристики в сравнении с неполярным полиэтиленом или бумагой, а это приводит к увеличению показателя потерь в изоляции.В данной работе мои предложения, по поводу разработки конструкции кабеля со сшитой изоляцией, не распространяющей горение, сводятся к применению известного материала ПВДФ. Он обладает повышенным тангенсом диэлектрических потерь tg? по сравнению со сшитым полиэтиленом, в связи с чем поливинилиденфторид не пригоден в качестве изоляции для кабельных конструкций на 6 КВ и выше, так как при расчете изоляции получаются несоизмеримые размеры. Рекомендации по конструкции указаны в стандартом на кабели с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66, 1 и 3 КВ (ГОСТ Р 53769-2010). Общая конструкция кабелей серии с ПВДФ-изоляцией на номинальное напряжение до 3 КВ Экран - электропроводящая сшитая композиция полиэтилена;Номинальные сечения токопроводящих жил кабелей (ТПЖ) указаны в таблице 3.1.1, они соответствуют классу 1 или 2 ГОСТ 22483.
План
Содержание
Аннотация
Annotation
Введение
1. Проблемы пожарной безопасности кабелей
2. Обзор свойств современных материалов, использумых в качестве изоляции силовых кабелей
3. Разработка конструкции кабелей со сшитой изоляцией, не распространяющей горение
3.1 Определение геометрических параметров
3.2 Выбор материала изоляции
3.3 Сшивка изоляции
3.4 Экспериментальное сравнение свойств образцов материалов
3.4.1 Механические испытания
3.4.2 Термические испытания
4. Определение расходов на производство продукции
4.1 Основные понятия
4.2 Расчет затрат
5. Безопасность и экологичность проекта
5.1 Термические характеристики ПВДФ
5.2 Термические характеристики СПЭ
5.3 Предложения по обеспечению комфортных и безопасных условий труда для человека