Новая конструкция защитного покрова типа БбШв для повышения ресурса бронированных кабелей

Page 1
background image

Page 2
background image

КАБЕЛЬ−news / № 6-7 / июнь-июль  2009

89

Производство

Поливинилхлоридный  пластикат  (ПВХ)  является 

высокотехнологичным  материалом,  обладающим 
набором  ценных  эксплуатационных  свойств,  и  бу-
дет использоваться в промышленности еще в тече-
ние долгого времени [1]. Он широко применяется 
при производстве силовых и контрольных кабелей 
для присоединения электротехнических устройств 
и  аппаратов  к  электрическим  сетям  переменным 
напряжением 660, 1000, 3000 В. Область примене-
ния  этих  кабелей  чрезвычайно  широка.  При  этом 
требования,  предъявляемые  к  эксплуатационным 
свойствам  кабелей,  постоянно  возрастают.  Задача 
увеличения срока службы таких кабелей важна как 
с  точки  зрения  улучшения  их  эксплуатационных 
свойств,  так  и  для  повышения  надежности  рабо-
ты  электротехнического  оборудования  во  всех 
отраслях  промышленности.  Решение  этой  задачи 
возможно либо путем улучшения свойств ПВХ пла-

стиката,  либо  путем  модернизации  конструкции 
кабеля.

В [2] было показано, что процесс теплового ста-

рения ПВХ оболочки бронированного кабеля зна-
чительно  отличается  как  от  старения  материала 
ПВХ, так и от старения оболочки кабеля без брони. 
Наличие стальной брони в конструкции кабелей с 
изоляцией и оболочкой из ПВХ пластиката в усло-
виях  теплового  старения  приводит  к  ускоренно-
му  ухудшению  механических  свойств  материала 
оболочки,  вплоть  до  ее  разрушения  [3].  На  рис.  1 
представлена  зависимость  от  времени  старения 
удлинения при разрыве ε

Р 

, а на рис. 2 — прочно-

сти σ

Р

 ПВХ оболочки. Зависимости приведены для 

бронированного кабеля КВБбШв и кабеля без бро-
ни КВВГ. 

Результаты,  полученные  для  оболочки  кабеля 

КВВГ (рис. 1, 2), хорошо согласуются с результатами 

Новая конструкция защитного покрова  
типа БбШв для повышения ресурса 
бронированных кабелей

С  журналом 

я  впервые 

познакоми

лась  около 

 

полутора 

лет назад. 

И он сразу 

привлек к с

ебе мое вни-

мание. Здесь 

можно найти 

практически 

все, что меня 

интересует. 

Во-первых, 

это статьи 

о новых тенден-

циях в сфере 

производства 

кабельного 

оборудования 

и 

разработки 

новых кабе

льных изде

лий, что очень 

помо-

гает при подготовк

е лекций. Во-вторых, 

научные ста-

тьи, которые 

мне, как аспиранту

, не раз очень 

сильно 

помогали. 

В-третьих, 

обзор выставок, 

которые часто 

не  удается 

посетить. 

Кроме  того, 

возможность 

пу-

бликовать свои статьи.

Также хочетс

я поблагодарить 

сотрудник

ов журнала 

за  доброже

лательное 

отношение 

и  приятное 

обще-

ние.

Хочется  по

желать  лю

бимому  журна

лу  процвета-

ния, новых 

идей и реализации 

всех планов. 

А сотрудни-

кам — интересной 

работы, здоровь

я и простого 

чело-

веческого счасть

я!

Ольга Анисимова

Ольга Анисимова — 
аспирант кафедры 
ЭИКТ, ТПУ


Page 3
background image

КАБЕЛЬ−news / № 6-7 / июнь-июль  2009

90

Производство

работы [4]. В ней показано, что с увеличением содер-
жания пластификатора в ПВХ пластикате одновре-
менно  происходит  рост  ε

Р

  и  снижение  прочности 

σ

Р

. По мере старения содержание пластификатора 

в  ПВХ  уменьшается  в  результате  испарения,  что 
приводит к росту σ

Р

 (рис. 1) и снижению ε

Р

 (рис. 2) 

материала оболочки кабеля КВВГ. Такое поведение 
связано с изменением структуры пластиката, при-
водящей к потере эластичности. Наличие стальной 
брони  в  конструкции  кабеля  КВБбШв  меняет  про-
цесс старения. Как видно из рис. 1, 2, снижение ε

Р

 

оболочки  кабеля  КВБбШв  происходит  быстрее, 
чем  кабеля  КВВГ,  а  прочность  σ

Р

  оболочки  снижа-

ется.  Быстрое  уменьшение  прочности  образцов 
ПВХ оболочки бронированного кабеля происходит 
вследствие  развития  трещин  во  время  теплового  
старения.

При  повышенных  температурах  броня  в  кон-

струкции  кабеля,  с  одной  стороны,  ограничива-
ет  диффузию  пластификатора  в  ПВХ  пластикате 
изоляции и оболочки, а с другой — является кон-
денсатором  паров  пластификатора  и  воды.  Об-
разующийся  между  внутренней  поверхностью 
оболочки  кабеля  и  поверхностью  брони  конден-
сат  ускоряет  процесс  вымывания  пластификато-
ра  и  частиц  наполнителя  из  материала  оболочки. 
В  результате  в  оболочке  бронированного  кабеля 
создается  градиентное  распределение  пласти-
фикатора.  Так  как  наименьшая  концентрация 
пластификатора  создается  с  внутренней  сторо-
ны  ПВХ  оболочки,  то  модуль  эластичности  ста-
новится  неоднородным  по  толщине  оболочки  и 
внутренняя  сторона  оболочки  становится  менее 
эластичной,  чем  внешняя.  С  течением  времени  в 
результате усадки на внутренней поверхности ПВХ 
оболочки  кабеля  происходит  зарождение  и  рост  
трещин. 

Несмотря на то, что условия, при которых наблю-

дается  ускоренное  старение  материала  оболочки 
бронированного  кабеля,  отличаются  от  реальных 
условий  эксплуатации,  длительные  перегревы  из-
за перегрузок могут приводить к образованию кон-
денсата, что в свою очередь, ведет к ускоренному 
старению оболочки и к потере кабелем эксплуата-
ционных  свойств.  Ускоренное  старение  оболочки 
будет проявляться тем сильнее, чем выше рабочая 
температура,  на  которую  рассчитан  данный  ка-
бель.

Явление  ускоренного  ухудшения  механических 

свойств оболочки в присутствии брони при тепло-
вом старении кабеля связано с характерными для 
ПВХ пластикатов особенностями. А именно, с боль-
шим содержанием пластификатора и наполнителя 
(до 55 частей и до 65 частей соответственно [5]) и 
сильной зависимостью механических свойств ПВХ 
от  содержания  пластификатора  [4].  К  сожалению, 
мы  не  имеем  возможности  исследовать  зависи-
мость  процесса  старения  кабеля  от  состава  ПВХ 

500

400

300

200

100

0

0                          200                        400                  t, час

ε, %

КВВГ

КВБбШв

25

20

15

10

5

0

0           100        200         300        400         500    t, час

σ

p

, Н/мм

2

КВВГ

КВБбШв

Рис. 1. Зависимость относительного удлинения  
при разрыве ε

Р

 от времени старения для оболочек 

бронированного кабеля КВБбШв и кабеля без брони КВВГ. 
Температура старения 100˚С

Рис. 2. Зависимость прочности на разрыв σ

Р

 от времени 

старения для оболочек бронированного кабеля КВБбШв  
и кабеля без брони КВВГ. 
Температура старения 100˚С


Page 4
background image

КАБЕЛЬ−news / № 6-7 / июнь-июль  2009

91

Производство

пластиката,  хотя  такая  работа  представляла  бы 
интерес. Тем не менее можно считать установлен-
ным  факт,  что  при  старении  промышленных  об-
разцов  кабелей  с  ПВХ  оболочкой  и  изоляцией  на 
процессы  диффузии  и  испарения  пластификатора 
значительное  влияние  оказывает  наличие  брони. 
Исходя  из  этого,  нами  была  предложена  модифи-
кация  конструкции  кабелей,  имеющих  защитный 
покров типа БбШв [6].

Установлено, что отсутствие сплошного металли-

ческого  барьера  в  конструкции  кабеля  позволяет 
процессам  диффузии  протекать  более  равновес-
ным  образом,  то  есть  не  создается  условий  для 
возникновения  градиентного распределения  кон-
центрации  пластификатора  по  толщине  оболоч-
ки.  Исходя  из  результатов  наблюдений,  в  случае 
бронированных  кабелей  мы  предлагаем  для  обе-
спечения  процесса  диффузии  пластификатора  и 
паров  воды,  близкого  к  равновесному,  использо-
вать в качестве брони стальные перфорированные  
ленты. 

Такая  модификация  защитного  покрова  позво-

ляет  производить  «дышащие»  бронированные 
кабели  и  избежать  образования  конденсата.  На-
личие  перфорации  не  приводит  к  существенному 
ухудшению  защитных  свойств  покрова,  но  может 
заметно  уменьшить  вес  бронированного  кабеля. 
Другими словами, наличие перфорации в стальных 
лентах брони не приводит к ухудшению механиче-
ских  характеристик  кабельного  изделия,  кабель 
сохраняет  способность  выдерживать  требуемые 
механические  нагрузки  на  сжатие  и  растяжение. 
В  то  же  время  наличие  перфорации  облегчает 
процесс взаимной диффузии паров пластификато-
ра  между  изоляцией  и  оболочкой,  что  исключает 
возможность  возникновения  избыточных  пар-
циальных  давлений  паров  в  области  брони.  Как 
следствие,  исключается  образование  конденсата, 
старение  оболочки  будет  происходить  медлен-
нее, как в случае кабеля без брони, что обеспечит 
более  длительный  срок  службы  бронированных  
кабелей.

С технологической точки зрения, использование 

перфорированных  стальных  лент  в  конструкции 
бронированных кабелей не требует существенных 
затрат  при  их  производстве  и  не  может  привести 
к  серьезному  увеличению  себестоимости  кабеля. 
Внедрение  модифицированной  конструкции  за-
щитного  покрова  не  требует  изменения  техноло-
гической  цепочки  производства.  Оно  может  быть 
осуществлено без дополнительного переоборудо-
вания  на  любом  предприятии,  производящем  ка-

бели с защитным покровом типа БбШв. Увеличение 
расходов возможно лишь на заказ перфорирован-
ных стальных лент с определенным типом перфо-
рации. Эти затраты невелики, а при промышленном 
производстве будут только уменьшаться. В резуль-
тате  себестоимость  кабеля  с  перфорированной 
броней не может быть ощутимо выше себестоимо-
сти  аналогичного  кабеля  с  традиционной  броней. 
По сравнению с традиционными бронированными 
кабелями предлагаемая нами конструкция кабеля 
представляется  более  предпочтительной,  так  как 
при  почти  одинаковой  стоимости  обладает  более 
длительным  сроком  службы.  Это  преимущество 
оценят  и  потребители,  и  производители  кабель-
ных изделий.

Продолжение  этой  работы  планируется  в  на-

правлении  исследования  свойств  и  совместимо-
сти материалов, с целью оптимизации технологии 
и  конструкции  кабельных  изделий.  Мы  пригла-
шаем  к  сотрудничеству  как  предприятия  кабель-
ной  отрасли,  так  и  предприятия,  производящие 
полимерные  материалы  для  производства  ка-
белей.  Такое  сотрудничество  было  бы  наиболее 
перспективным,  плодотворным  и  взаимовыгод- 
ным.

В.С. Ким

 — к.ф.- м.н., доцент кафедры ЭИКТ ТПУ

О.А. Анисимова

 — аспирант кафедры ЭИКТ, ТПУ

В.М. Аникеенко

 — к.т.н., доцент кафедры ЭИКТ ТПУ

Литература

1.  Коврига  В.В.  Поливинилхлорид  —  ясная  экологи-

ческая  перспектива  //  Пластические  массы.  №7.  2007.  
С. 52 — 55.

2.  Аникеенко В.М., Анисимова О.А., Ким В.С. О влиянии 

стальной  брони  на  старение  ПВХ  изоляции  кабелей  // 
Кабель-news. 2008. №11. С. 60 — 66.

3.  Исследование  влияния  стальной  брони  кабе-

ля  на  изменение  механических  свойств  ПВХ  пласти-
ката  при  тепловом  старении  /  Ким  В.С.,  Анисимова 
О.А.,  Аникеенко  В.М.,  Анненков  Ю.М.//  Изв.  ТПУ,  2009.  
Т. 314. №4. С. 98 — 102.

4.  Фатоев И.И., Мавланов Б.А., Муродова И.Н. Структу-

ра  и  свойства  пластифицированного  поливинилхлори-
да // Пластические массы. 2007. №11. С. 15 — 17.

5.  Мамбиш  С.Е.  Карбоматные  наполнители  фирмы 

OMYA в поливинилхлориде. Ч. 2. Карбонаты в пластифи-
цированном поливинилхлориде // Пластические массы. 
2008. №2. С. 5 — 10.

6.  Заявка  на  полезную  модель  №2009112584/22 

(017187).


Читать онлайн

Поливинилхлоридный пластикат (ПВХ) является высокотехнологичным материалом, обладающим набором ценных эксплуатационных свойств, и будет использоваться в промышленности еще в течение долгого времени. Он широко применяется при производстве силовых и контрольных кабелей для присоединения электротехнических устройств и аппаратов к электрическим сетям переменным напряжением 660, 1000, 3000 В. Область применения этих кабелей чрезвычайно широка. При этом требования, предъявляемые к эксплуатационным свойствам кабелей, постоянно возрастают. Задача увеличения срока службы таких кабелей важна как с точки зрения улучшения их эксплуатационных свойств, так и для повышения надежности работы электротехнического оборудования во всех отраслях промышленности. Решение этой задачи возможно либо путем улучшения свойств ПВХ пластиката, либо путем модернизации конструкции кабеля.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»