PL208953B1 - Izolowany samonośny przewód energetyczny - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku izolowany samonośny przewód energetyczny o podwyższonej odporności na rozprzestrzenianie się płomienia, przeznaczony dla napowietrznych linii niskiego i średniego napięcia, posiadający izolację z sieciowanego polietylenu z warstwą naskórkową „uniepalniającą przewód.

Znane i powszechnie stosowane kable telekomunikacyjne mają przewody izolowane spienionym polietylenem, na który nałożona jest naskórkowa warstwa z polietylenu o średniej lub wysokiej gęstości. Warstwa naskórkowa, nie będąca główną izolacją elektryczną, ma zazwyczaj grubość poniżej 1/5 grubości całej izolacji żyły. Poprawia ona odporność izolacji na wilgoć i uszkodzenia mechaniczne oraz pozwala uzyskać tanio trwałą kolorystykę żył (izolacji), co w telekomunikacji jest dość istotne.

W samonoś nych (napowietrznych) przewodach energetycznych izolacja naskórkowa nie jest dotychczas stosowana.

Znane są z praktyki budownictwa elektroenergetycznego izolowane przewody samonośne (napowietrzne) dla linii niskiego i średniego napięcia. Przewody dla linii niskiego napięcia (0,6/1 kV) mają najczęściej od 2 do 6 żył, zaś przewody dla linii średniego napięcia (12/20 kV) są jednożyłowe.

Znane energetyczne przewody samonośne są powszechnie izolowane sieciowanym polietylenem (XLPE), przy czym niektóre rodzaje tych znanych przewodów samonośnych mogą mieć izolację z sieciowanego polietylenu odporną na rozprzestrzenianie pł omienia, dzię ki wprowadzeniu do ca ł ej objętości tworzywa chemicznych dodatków zmniejszających palność polietylenu, który z natury jest silnie palny.

Należy mieć na uwadze, iż tzw. „uniepalnienie znanej izolacji dodatkami chemicznymi nie oznacza nadania jej cechy całkowitej niepalności. W Polsce aby zaliczyć energetyczny przewód izolowany samonośny do grupy przewodów z „uniepalnioną izolacją, wymagane jest spełnienie przez badany przewód testu rozprzestrzeniania płomienia wg PN-EN-50265-2-1 lub PN-89/E-04160/55 metoda I. Z kolei zaś znane normy zagraniczne, na przykład niemiecka DIN VDE 0276-626 czy europejska HD 626S1 nie przewidują w ogóle „uniepalniania izolacji z sieciowanego polietylenu dla energetycznych przewodów napowietrznych (samonośnych) i nie zawierają wymagań i badań izolacji takich przewodów na rozprzestrzenianie płomienia.

Powszechnie wiadomo, iż ograniczenie palności izolacji z sieciowanego polietylenu za pomocą wprowadzonych do objętości tworzywa znanych dodatków chemicznych prowadzi do następujących niedogodności:

- znacznego wzrostu kosztów wytwarzania izolacji „uniepalnionej, gdyż koszt dodatków chemicznych około 3 do 4 krotnie przewyższa koszt tworzywa sztucznego;

- obniż enia elektrycznych parametrów (oporności) izolacji „uniepalnionej;

- konieczności indywidualnego doboru dodatku nie zakłócającego procesu sieciowania polietylenu;

- pogorszenia warunków przetwórstwa tworzywa zawierającego dodatki ograniczające jego palność, gdyż dodatki obniżają wydajność wytłaczania i powodują zwiększenie ilości braków.

Literatura patentowa zawiera niewiele rozwiązań dotyczących energetycznych przewodów samonośnych (napowietrznych) w izolacji o podwyższonej odporności na rozprzestrzenianie się płomienia.

Z opisu zgł oszeniowego DE 3606683 znana jest jedynie odporna na rozprzestrzenianie pł omienia i wolna od halogenu dwuwarstwowa termoplastyczna izolacja dla odkrytych, skręconych wiązek przewodów. Według tego rozwiązania, przewodnik metalowy jest otoczony względnie grubą, wewnętrzną warstwą izolacji z odpornego na płomień tworzywa - tlenku polifenylenu (PPO), natomiast zewnętrzna, cienka warstwa izolacji jest utworzona z tworzywa odpornego mechanicznie - poliamidu (PA). Jednak przewody o izolacji z PPO przeznaczone są zasadniczo do celów specjalnych i nie występują w powszechnym stosowaniu w energetyce ze wzglę du na koszt. Ponadto obie warstwy tej znanej izolacji są nieusieciowane, termoplastyczne.

Opis japoński JP 8195127 A ujawnia z kolei przewód energetyczny niesamonośny, posiadający „uniepalnienie (flame retarder) obu warstw izolacji. W przedmiotowym przewodzie warstwa wewnętrzna jego izolacji jest silniej „uniepalniona niż warstwa zewnętrzna. Celem tego znanego rozwiązania jest zastąpienie w izolacji części składników nieorganicznych uniepalniających (inorganic retarders), które znacząco pogarszają własności mechaniczne izolacji innymi składnikami (bezhalogenowymi). Takim nowym składnikiem jest wg opisu JP 8195127 A fosfor czerwony, dając planowany efekt. Okazało się jednak, że uniemożliwia on uzyskanie właściwych kolorów izolacji (zakłóca barwy).

PL 208 953 B1

Z tego powodu zastosowano warstwę zewnętrzną izolacji z obniż oną 5 krotnie koncentracją fosforu i stąd wzięła się dwuwarstwowość izolacji w tym rozwiązaniu. Według opisu JP 8199127 A, warstwa zewnętrzna izolacji pełni tutaj jedynie rolę „nośnika kolorów i jest zastosowana z konieczności, posiadając mniejsze „uniepalnienie niż warstwa wewnętrzna izolacji. Receptury obu warstw oparte są na termoplastycznych polietylenie i kopolimerze PE. Opis JP 819 5127 A specyfikuje też grubość warstwy zewnętrznej na 5 - 20% całkowitej grubości izolacji.

W trakcie prób i badań przy opracowaniu niniejszego wynalazku stwierdzono nieoczekiwanie, iż o odporności dwuwarstwowej izolacji z tworzyw sztucznych na rozprzestrzenianie się płomienia decyduje głównie „uniepalnienie zewnętrznej, a nie wewnętrznej warstwy. Ponadto okazało się, że stosunkowo cienka lecz silnie „uniepalniona warstwa zewnętrzna skuteczniej hamuje rozprzestrzenianie płomienia niż grubsza warstwa wewnętrzna o mniejszym stopniu „uniepalnienia. Powyższe stwierdzenia stanowią podstawę niniejszego wynalazku.

Zgodnie z wynalazkiem, izolowany samonośny przewód energetyczny, zawierający co najmniej jeden metalowy przewodnik otoczony dwiema warstwami izolacyjnymi z tworzywa sztucznego, charakteryzuje się tym, że ma wewnętrzną warstwę izolacyjną o żądanych parametrach elektrycznych, która jest otoczona przez zewnętrzną warstwę naskórkową o wysokiej odporności na rozprzestrzenianie płomienia, przy czym obie warstwy przylegają ściśle do siebie lub są ze sobą zgrzane.

Wewnętrzna warstwa izolacyjna, stanowiąca główną izolację elektryczną, jest uformowana z sieciowanego polietylenu (XLPE), zaś zewnę trzna warstwa izolacyjna, stanowią ca naskórek dla wewnętrznej warstwy, jest jej barierą ochronną i jest uformowana z uniepalnionego tworzywa halogenowego, bezhalogenowego, sieciowanego lub termoplastycznego, przy czym zewnętrzna warstwa ma grubość nie większą niż 1/3 całkowitej grubości izolacji przewodu, a jej tworzywo ma odporność na zewnętrzne warunki atmosferyczne oraz odporność na starzenie cieplne nie mniejszą niż 168 godzin w temperaturze co najmniej 100°C.

Zastosowanie w przewodzie według wynalazku zewnętrznej, stosunkowo cienkiej barierowej (naskórkowej) warstwy z tworzywa o wysokiej odporności na ogień opóźnia rozprzestrzenianie się płomienia oraz utrudnia zapalenie się wewnętrznej, głównej warstwy izolacyjnej, gdyż zewnętrzna warstwa osłania ją, odcinając dostęp tlenu i zmniejszając tym samym zdolność do zapalenia i palenia się całej izolacji przewodu. Ponadto już w trakcie działania ognia warstwa naskórkowa tworzy na izolacji skorupkę ze składników mineralnych tworzywa użytego jako naskórek.

Rozwiązanie według wynalazku pozwala osiągnąć znaczące obniżenie kosztu „uniepalnienia izolacji przewodu oraz zastosować warstwę zewnętrzną w kolorze dostosowanym do obszaru zastosowania lub preferencji odbiorców.

Wynalazek w dwóch przykładach wykonania uwidoczniono na załączonym rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój poprzeczny przewodu z czterema żyłami, a fig. 2 - przekrój poprzeczny przewodu zjedna żyłą.

W pierwszym przykładzie wykonania, przewód dla niskich napięć (0,6/1 kV) ma cztery żyły i o przekroju 35 mm² każ da, otoczone izolacją z warstwą naskórkową .

Izolacja zawiera wewnętrzną warstwę 2 z sieciowanego polietylenu (XLPE) o grubości przykładowo 0,9 mm.

Na warstwę 2 nałożona jest ściśle zewnętrzna warstwa naskórkowa 3 z odpornego na rozprzestrzenianie płomienia tworzywa bezhalogenowego lub halogenowego. Grubość drugiej warstwy wynosi przykładowo 0,4 mm.

Sumaryczna grubość izolacji wynosi w tym przykładzie 1,30 mm, co odpowiada grubości znanej izolacji z XLPE obecnie produkowanego w Polsce przewodu o symbolu AsXSn 4x 35 mm², nie rozprzestrzeniającego płomienia.

W drugim przykładzie wykonania, przewód elektroenergetyczny dla średnich napięć (12/20 kV) ma jedną żyłę 1 o przekroju 70 mm², otoczoną izolacją z warstwą naskórkową.

Izolacja zawiera wewnętrzną warstwę 2 z sieciowanego polietylenu (XLPE) o grubości przykładowo 1,7 mm.

Na warstwę 2 nałożona jest ściśle zewnętrzna warstwa naskórkowa 3 z odpornego na rozprzestrzenianie płomienia tworzywa bezhalogenowego lub halogenowego. Grubość drugiej warstwy wynosi przykładowo 0,6 mm.

Claims (2)

1. Izolowany samonośny przewód energetyczny, zawierający co najmniej jeden metalowy przewodnik otoczony dwiema warstwami izolacyjnymi z tworzywa sztucznego, znamienny tym, że jego wewnętrzna warstwa (2) izolacyjna jest uformowana z sieciowanego polietylenu (XLPE) palnego, zaś zewnętrzna warstwa (3) izolacyjna jest uformowana z uniepalnionego tworzywa halogenowego, bezhalogenowego, sieciowanego lub termoplastycznego, odpornego na zewnętrzne warunki atmosferyczne i ma grubość nie większą niż 1/3 całkowitej grubości izolacji przewodu, a jej tworzywo ma odporność na starzenie cieplne nie mniejszą niż 168 godzin w temperaturze co najmniej 100°C.

2. Izolowany samonośny przewód elektroenergetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że obie warstwy izolacyjne (2) i (3) przylegają ściśle do siebie lub są ze sobą zgrzane.