Ochranné pláště a kabelové pláště: účel, materiály, typy, antikorozní, pancéřové

Určení ochranných plášťů a krytů

Ochranné kryty slouží k ochraně izolační vrstvy drátem nebo kabelem od vlivu prostředí, ale hlavně od vlivu vlhkosti. Čím méně je izolace kabelu nebo drátu odolná proti vlhkosti, tím dokonalejší musí být plášť.

Fyzikální provozní podmínky kabelu také ovlivňují výběr materiálu pláště, například pokud je požadována zvýšená flexibilita kabelu, pak by měl být použit pružný plášť.

Materiálů používaných pro zadržování je málo, jmenovitě olovo, hliník, pryž, plasty a jejich kombinace.

Ochranné kryty vodičů a kabelů slouží k ochraně vodiče před mechanickým namáháním při pokládce nebo za provozu a také k ochraně kabelových plášťů před korozí, proto se někdy antikorozní nátěry odlišují od skupiny ochranných krytů.

Jako antikorozní nátěr se nejčastěji používá kabelový papír, nanášený z vrstvy se současnou zálivkou bitumenovými kompozicemi vhodné viskozity.

Ochranné pláště se skládají z bavlněných nebo kabelových přízí nanesených ve formě opletu nebo opletu na izolační vrstvě nebo ochranném plášti kabelu nebo opletení na izolační vrstvě nebo ochranném plášti kabelu nebo vodiče.

Zakrytí ochranných krytů plasty je rozšířené, aby je chránily před korozí a mechanickým poškozením.

Jako antikorozní nátěr se nejčastěji používá kabelový papír, nanášený z vrstvy se současnou zálivkou bitumenovými kompozicemi vhodné viskozity.

Pro mechanickou ochranu ohebných drátů a kabelů se často používá oplet z tenkých ocelových drátů.

V řadě provedení jsou prýmky z bavlny a jiných přízí pokryty speciálními laky (nátěrovými laky), které chrání drát před vlivem prostředí, před působením ozónu a zvyšují odolnost drátu proti vlhkosti a benzínu.

Používají se také kompozitní kryty z plastů, kovové fólie a látky nebo potahovaného papíru, které v některých případech mohou nahradit olověný plášť (zejména u kabelů používaných pro vnitřní a dočasné instalace).

Přídržné materiály

Olovo je hlavním materiálem, ze kterého se vyrábí nejspolehlivější vesty. Hlavní výhodou olověného pláště oproti všem ostatním plášťům a povlakům je naprostá odolnost proti vlhkosti, dostatečná flexibilita a možnost rychlé a levné aplikace na kabel pomocí olověného lisu.

Olovo má však mnoho nevýhod: vysokou měrnou hmotnost, nízkou mechanickou pevnost, nedostatečnou odolnost proti mechanické a elektrochemické korozi.

To vše s přihlédnutím k omezeným a přirozeným zásobám olova vyžaduje zlepšení kvality olověných plášťů, zavádění náhražek a navrhování nových typů kabelových výrobků bez olověných plášťů.

Olovo ne nižší než jakost C-3 s obsahem olova 99,86 % se používá pro zapouštění kabelových plášťů.

Mechanická pevnost olověné skořepiny je do značné míry určena její strukturou.Jemně porézní struktura získaná jako výsledek výroby skořepiny z olova jakosti C-2 a C-3 při rychlém a intenzivním ochlazení extrudované skořepiny je mechanicky nejpevnější a nejstabilnější.

Se střední a hrubozrnnou strukturou se získávají body nízké kvality. Z takových skořápek i za normálních výrobních podmínek vyrůstají krystaly olova, které se pak vzájemně posouvají po rovinách štěpení a to vede k předčasné destrukci slupky.

Velmi čisté olovo je velmi náchylné k tvorbě a růstu krystalů i při pokojové teplotě, takže je nevhodné pro výrobu olověných pochev.

Opatřením pro boj s krystalizací olova je kromě chlazení po nanesení olova přidání cínu, antimonu, vápníku, teluru, mědi a dalších kovů do olova.

Kabel Battlecruiser, postavený pro Královské námořnictvo Velké Británie, uveden do provozu v roce 1920. Tři vodiče, opláštěné olovem, v pancéřování.

Nejlepší přísadou je cín, který, pokud je obsažen v olovu v množství 1-3% hmotnosti, poskytuje stabilní jemnozrnnou strukturu. Cín je však velmi vzácný a v současnosti je v kabelových pláštích nahrazován jinými kovy.

Zavedení antimonu do olova v množství 0,6 až 0,8 % příznivě ovlivňuje strukturu olověného pláště a zvyšuje mechanickou pevnost, poněkud snižuje elasticitu, tj. schopnost olověného pláště ohýbat se. Dobré výsledky poskytuje přídavek teluru v množství asi 0,05 %. Rozšířilo se také tzv. měděné olovo, což je olovo s příměsí mědi — v množství asi 0,05 %.

Kromě dvojitých slitin existují ternární slitiny olova s ​​kadmiem, cínem (0,15 %), antimonem a dalšími kovy. Tyto slitiny jsou méně vhodné na výrobu a jejich výsledky testů se blíží výsledkům některých binárních slitin a mědi a olova.

Hliník lze také použít k výrobě kabelových plášťů. K tomuto účelu se používá jak technický, tak i vysoce čistý hliník (s obsahem hliníku 99,5 a 99,99 %), jehož mechanické vlastnosti jsou lepší než u olova a slitin olova.

Pevnost hliníkového pláště je minimálně 2-3x vyšší než pevnost olova. Teplota rekrystalizace hliníku, stejně jako jeho odolnost vůči vibracím, jsou výrazně vyšší než u olova.

Měrná hmotnost hliníku je 2,7 a olova 11,4, proto výměna olověného pláště za hliník může mít za následek velké snížení hmotnosti kabelu a zvýšení mechanické pevnosti pláště, což umožní v některých případech odmítnout vyztužení kabelu ocelovými pásy.

Hlavní nevýhodou hliníku je jeho nedostatečná odolnost proti korozi… Proces nanášení pláště na kabel je výrazně komplikován vysokým bodem tání hliníku (657 °C) a zvýšeným tlakem při lisování, který dosahuje trojnásobku tlaku při vytlačování olověného pláště.

Hliníkové opláštění lze nanášet nejen krimpováním, ale také metodou za studena, při které se izolované dráty a kabely vtahují do hliníkových trubek předem vyrobených extruzí, po nichž následuje opláštění tažením nebo válcováním. Tato metoda umožňuje použití hliníku komerční kvality.

Zcela běžná je metoda svařování hliníkového pláště za studena, která spočívá v tom, že okraje hliníkového pásu přiloženého podélně na kabel procházejí mezi kladkami, pomocí kterých je na hliník vytvořen vysoký měrný tlak, dostatečný pro jeho svařování za studena.

V současné době se plasty úspěšně používají k výrobě ochranných plášťů pro vodiče a kabely místo olova.Při požadavku na zvýšenou flexibilitu kabelu jsou nejvhodnější pláště z vulkanizované pryže a plastu.

Vulkanizované pryžové kryty hadic jsou nejrozšířenější při výrobě kabelů. na přírodní nebo syntetické kaučuky a z termoplastických materiálů jako je PVC, polyethylen.

Mechanická pevnost takových skořepin je poměrně vysoká (pevnost v roztržení v rozmezí od 1,0 do 2,0 kg / mm2, tažnost od 100 do 300 %).

Hlavním nedostatkem je znatelná propustnost vlhkosti, která je chápána jako hodnota charakterizující schopnost materiálu propouštět vodní páru vlivem tlakového rozdílu na obou stranách vrstvy materiálu.

Vulkanizovaný kaučuk na přírodním kaučuku může dlouhodobě pracovat v teplotním rozsahu od -60 do + 65 °C. U většiny plastů jsou tyto limity mnohem užší, zejména pro teploty pod nulou stupňů.

Existují silikonové kaučuky, nové kaučukové materiály, kterými jsou křemíkové křemíkové polymery, jedná se o vysokomolekulární látky, v jejichž základě se snoubí struktura atomů křemíku s atomy uhlíku.

Plášť vyrobený z termoplastických materiálů může ve srovnání s olověným pláštěm kabelů výrazně snížit hmotnost kabelu a zvýšit korozní odolnost pláště a mechanickou pevnost (viz také — Vodiče a kabely s pryžovou izolací).

Zničení olověné pochvy

Mechanická pevnost olověného pláště je nezbytná pro zajištění dostatečné ochrany izolační vrstvy před okolním prostředím kabelu. Tato vlastnost (mechanická pevnost) musí být zachována po dlouhou dobu při provozu kabelu po několik desetiletí a neměnit se v průběhu času vlivem mechanických (vibrace) a chemických (koroze) příčin.

Mechanické vlastnosti olověných pouzder a jejich stabilita pod vlivem různých příčin závisí především na struktuře pouzdra a jejích změnách vlivem tepla a vibrací.

Kabely s olověným pláštěm s hrubozrnnou strukturou často nevydrží dlouhodobou přepravu ani po železnici (zejména v létě).

Vlivem otřesů a zvýšené teploty začnou růst olovnaté krystaly, na skořápce se objeví síť drobných prasklin, které se stále více prohlubují a nakonec vedou k destrukci skořápky.Olověné pláště kabelů položených na mostech jsou zvláště náchylné k poškození vibracemi.

Vyskytly se případy, kdy olověné kabely, posílané v létě po železnici na několik tisíc kilometrů, dorazily na místo určení se zcela zničeným pláštěm.

Takové případy se nejčastěji vyskytují na olověných pochvách z čistého olova. Přísady cínu, antimonu, teluru a některých dalších kovů poskytují stabilní jemnozrnnou strukturu, a proto se používají při výrobě olověných kabelových plášťů.

Když svodový proud opustí olověný plášť kabelu položeného ve vlhké vápenaté půdě obsahující C0 iont3olovnatý uhličitan PbC03 na výstupním bodě, kde je olověný plášť následně zničen.

Elektrochemická koroze olova může vést k úplnému zničení olověného pláště za jeden až dva roky, protože proud 1A za rok může unést asi 25 kg olova nebo 9 kg železa, a proto s průměrným svodovým proudem 0,005 A v jeden rok zničí asi 170 g olova nebo asi 41,0 g železa.

Radikální opatření bojovat proti elektrochemické korozi je tzv. katodická ochrana, založená na skutečnosti, že chráněnému kovu je přisouzen negativní potenciál vzhledem k okolním strukturám, což činí tento kov imunní vůči téměř všem druhům půdní koroze.

Minimální elektronegativní potenciál, při kterém ustanou všechny druhy koroze, je 0,85 V pro ocelové trubky a 0,55 V pro olověné pláště elektrických kabelů.

V řadě případů poskytuje povlak olověného pláště dobrou ochranu proti elektrokorozi ochranným krytem skládajícím se z vrstvy polovodivého bitumenu, dvou polovodivých pryžových pásků a fixační bílé pásky. je získán druh elektronického filtru, který propouští elektrický proud opouštějící plášť a odděluje olovo od přímého účinku přijímaného v iontové elektrolýze.

Mechanické síly v plášti kabelu

Mechanické síly v plášti kabelu vznikají v důsledku proudění impregnační směsi ve svisle zavěšeném napájecí kabely, jakož i v důsledku tepelné roztažnosti impregnační směsi při zahřívání kabelu. V moderním vysokonapěťové kabely naplněné ropou a plynem olověné pouzdro musí odolat značnému vnitřnímu tlaku.

Při zahřívání impregnační směsi se tlak v kabelu zvyšuje na hodnotu odpovídající hydrostatickému tlaku. Čím lepší je impregnace izolační vrstvy, tím větší je tlak v kabelu při ohřevu, protože objem plynových vměstků klesá se zlepšením impregnace kabelu.

Vlivem tlaku působícího na vnitřní stranu olovnice má tato tendenci se roztahovat a při překročení meze pružné deformace olova dojde k trvalé deformaci, která oslabuje olovo a snižuje operační výkon. vlastnosti kabelu.

Opakované cykly zahřívání a ochlazování kabelu vedoucí k trvalým deformacím přívodu mohou způsobit prasknutí pláště přívodu.

Protože olovo bez přísad při pokojové teplotě nemá téměř žádný limit pružnosti, výskyt takových trvalých deformací v olověném plášti pracovního kabelu nepochybně povede k porušení jeho mechanické pevnosti.

Přítomnost přísad v olovu zvyšuje mechanické vlastnosti a zejména mez pružnosti pláště, proto je pro kabely vystavené tlaku zevnitř povinné používat legované olovo nebo speciální dvojité a trojité slitiny.

Snižování mechanických vlastností olověného pláště v průběhu času určuje jeho životnost.Z tohoto pohledu vzniká pojem «křivka životnosti pláště», což znamená vztah mezi pevností v tahu v plášti a délkou jeho životnosti. působení až do prasknutí pláště .

V případech, kdy je požadováno vyztužení olověného pláště kabelu, například u kabelů plněných plynem nebo určených pro pokládku na strmě nakloněné trase, aplikace pásového pancíře ze dvou tenkých mosazných nebo ocelových pásků zvyšuje mechanickou pevnost kabelu. pláště a je vhodný pro vysoký tlak, vyvíjející se v kabelu.

Pancéřované kabely

Olověný plášť neposkytuje dostatečnou ochranu proti mechanickým vlivům, například náhodným nárazům na kabel při instalaci, a zejména proti tahovým silám vznikajícím jak při pokládání kabelu, tak při jeho provozu.

U kabelů pro vertikální instalaci, zejména v řece a moři, je nutné chránit olověný plášť před tahovými silami, protože bez takové ochrany se olověný plášť časem roztrhne nebo poškodí.

Existují dva hlavní typy pancíře: páska, která chrání kabel především před náhodnými mechanickými vlivy při pokládce, a drát — před tahovými silami.

Pásový pancíř se skládá ze dvou ocelových pásů navrstvených na podložce z vláknitých materiálů tak, že mezery mezi závity jednoho pásu překrývají závity druhého pásu. Mezery mezi okraji závitů jednoho pásu se rovnají asi třetině šířky pásu a překrytí závitů jednoho pásu závity, druhého, by mělo být alespoň čtvrtinou šířky pásu. pás obrněný pás.

Taková realizace pancéřování kabelu umožňuje chránit olověný plášť před údery lopatou při pokládání kabelu a jinými nepříliš silnými mechanickými vlivy a zároveň zachovává flexibilitu potřebnou pro pokládku kabelu, která se získává pohybem « ohyby páskového pancíře vůči sobě navzájem.

Nevýhodou páskového pancíře je možnost posunutí ohybů pancéřové pásky při tažení kabelu po zemi při pokládce. Takové pancéřování se používá hlavně pro pancéřování podzemních kabelů, jakož i kabelů položených uvnitř v kabelových tunelech a na stěnách budov.

Ocelová páska používaná v kabelovém průmyslu by měla mít pevnost v tahu 30 až 42 kg/mm2, protože páska s vysokou pevností v tahu je velmi pružná a špatně sedí na kabelu při rezervaci. Je požadováno prodloužení při přetržení 20 - 36 % (při odhadované délce vzorku 100 mm).

Pro pancéřování silových kabelů se používá ocelová páska o tloušťce 0,3, 0,5 a 0,8 mm a šířce 15, 20, 25, 30, 35, 45 a 60 mm v závislosti na průměru kabelu. Páska by měla být dodávána v kruzích o průměru cca 500 - 700 mm.

Pancéřový drát se používá kulatý a segmentovaný (plochý). Kruhový drát se používá k pancéřování kabelů, které musí odolávat značným tahovým silám během instalace nebo provozu (např. podmořské kabely). Segmentovaný drát se používá pro kabely položené v dolech a na strmých šikmých cestách.

Pro ochranu proti korozi musí být drát používaný k pancéřování potažen silnou souvislou vrstvou zinku.

Při rezervaci je drátěný pancíř, podobný pásce, aplikován na kabel na polštáři, který může sestávat z vrstvy kabelové příze předimpregnované sloučeninou proti hnilobě, nahoře pokryté vrstvou bitumenové směsi.

U drátěného pancéřování se směr kroucení bere ve směru opačném ke směru plného kroucení žil kabelu.

K ochraně pancíře před korozí (korozí) je pokryta bitumenovou směsí a vrstvou předimpregnované kabelové příze pokryté stejnou směsí. Vnější vrstva kabelové příze je určena nejen k ochraně pancéřové pásky nebo pancéřového drátu před korozí, ale slouží také k upevnění, to znamená, že nedovolí pancéřovým páskám pohyb a drží pancéřové dráty v provázku.

Kabely určené pro vnitřní instalaci nesmějí mít z důvodu požární bezpečnosti vrstvu impregnované kabelové příze přes pancéřový povlak. Takové kabely, například kabely značky SBG, musí být pancéřovány lakovanou pancéřovou páskou.

Proces rezervace se skládá z použití ochranných krytů a brnění.Olověný kabel by měl být aplikován postupně: vrstva bitumenové směsi stočená dvěma pásy kabelového papíru (antikorozní nátěr), vrstva směsi, kabelové příze nebo impregnovaného sulfátového papíru (polštář pod pancíř), vrstva bitumenové směsi , pancíř ze dvou ocelových pásů nebo ocelových drátů, vrstva bitumenové kompozice, kabelová příze (vnější obal), vrstva bitumenové kompozice a křídový roztok.