CC BY
54
Верижников Александр Владимирович, магистрант, gooddy5 7rus@gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
TENDENCIES OF DEVELOPMENT OF MICROPROCESSOR RELA Y PROTECTION
I.M. Bazyl, A. V. Verizhnikov
The prospects for the development of microprocessor-based protection based on basic research on the information theory of relay protection are considered. The problems associated with the introduction of new measuring bodies at the facilities were studied, which were solved by creating recommendations for calculating settings and programs for their automated calculation.
Key words: relay protection and automation, adaptive protection, microprocessor systems, filters of information parameters.
Bazyl Ilya Mikhailovich, candidate of technical sciences, assistant, eistsarambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Verizhnikov Alexander Vladimirovich, undergraduate, gooddy5 7rus@gmail. com, Russia, Tula, Tula state university
УДК 621.315
ПРИМЕНЕНИЕ НОВЫХ МАТЕРИАЛОВ С ЦЕЛЬЮ ПОВЫШЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КАБЕЛЬНЫХ КОММУНИКАЦИЙ
В.Ю. Карницкий, А. С. Филатова
Данная статья посвящена новым современным материалам, применяемым для изоляции кабеля.
Ключевые слова: кабели, изоляция, оболочка, безгалогенные, огнестойкие, полимеры.
Трудно представить современный мир без кабельных коммуникаций, масштаб которых с каждым годом увеличивается. По силовым кабельным линиям осуществляется питание силовых электроприемников, контрольными кабелями производится передача сигналов для управления технологическими процессами, информация передается с помощью кабелей связи. Надёжность прокладываемых кабельных коммуникаций должна быть настолько высока, насколько это реально возможно.
Одним из аспектов повышения надежности кабельных линий (КЛ) является выбор наиболее соответствующего материала для оболочкии изоляции кабельной продукции.
Токопроводящие жилы требуют электрической изоляция. Для одножильных кабелей изоляция служит защитой от замыкания на землю, адля многожильных - защищает от замыкания между фазами и замыкания кабеля на оболочку. Применение кабелей, несоответствующих условиям эксплуатации в промышленности, может привести к пробою изоляции кабеля, что повлечет за собой перерыв в электроснабжении электротехнических установок, а также материальный ущерб.
189
Однако, изоляция должна обеспечивать нечто большее, чем просто защиту. На современном этапе развития кабельной продукции различного назначенияприменение получают кабели с полимерной изоляцией. В Советском Союзе выпускались кабели с такой изоляцией, но они не получили широкого распространения из-за своей высокой стоимости, так как в то время применялись кабели марки АСБ и ААБ, имеющие более низкую цену. При всех достоинствах бумажной изоляции, у нее есть главный недостаток - гигроскопичность и низкая механическая прочность.
Данная статья рассматриваетповышение надежности кабельных коммуникаций за счет применения современных материалов, таких как полиэтилен, поливинит, полиуретан, поливинилхлоридный пластикат. У каждого из перечисленных материалов есть свои преимущества и недостатки, в зависимости от их области применения.
Кабели с полимерной изоляцией имеют ряд достоинств, по сравнению с бумажной пропитанной изоляцией (БПИ):
- заметное снижение себестоимости прокладки;
- низкая повреждаемость кабеля;
- значительно высокая пропускная способность;
- меньшие габариты, а именно: вес, радиус и диаметр изгиба;
- прокладка на сложных трассах;
- монтаж без использования специального оборудования;
- прокладка при более низких температурах.
Одной из важных характеристик полимерной изоляции является диэлектрическая постоянная полимера. Полиэтиленовая изоляция обладает небольшой плотностью, маленькими значениями относительной диэлектрической проницаемости и коэффициента диэлектрических потерь, рассчитанного по формуле:
£" = £ • ^6,
где £ - действительная составляющая комплексной диэлектрической проницаемости; - тангенс угла диэлектрических потерь (в пределах от 0,0001 до 0,03).
Разработаны новые технология для получения изоляции, имеющей еще более меньшую величину диэлектрической проницаемости, которая достигаетсяпутем добавления азота и вспенивания полимера в процессе его нанесения на жилу. Такая вспененная изоляция состоит из 3 слоев, накладываемых за один проход: сплошной слой - пена - сплошной слой. Наличие внутреннего сплошного слоя из полиэтилена по токопрово-дящей жиле дает хорошие адгезивные свойства изоляции к жиле. Вспенивание изоляции происходит методом физического вспенивания. С помощью пленко-пористо-пленочной полиэтиленовой изоляции в кабелях связиможно получить лучшие электрические характеристики изоляции, так как уменьшение диэлектрической проницаемости материала изоляции за счет вспенивания приводит к уменьшению потерь в изоляции, а такжекуменьшению коэффициента затухания, что позволяет передавать сигнал на более дальние расстояния без усиления и дает возможность передавать большее количество информации за счет использования сигнала более высокой частоты. Они тоньше, чем обычные кабели, так как вспененная изоляция не только гарантирует лучшие свойства изоляции, но и может быть тоньше [3].
Следующим этапом по повышению надежности кабельных коммуникаций является применение изоляции, не поддерживающей горение. Для этого используются такие материалы изоляции, которые обязательны для кабелей, проложенных в местах, где риск возникновения пожара очень велик. Один из способов получения такой изоляции - добавление в полимер веществ, содержащих галогены. Эта технологическая добавка достаточно эффективна, так как требует небольшого количества добавок, чтобы сохранить механические свойства материала. Ноу галогенов есть большой недостаток. В случае возникновения пожара галоген высвобождает токсичный дым, вследствие чего, он смешивается с водой, которая используется для устранения пожара, образующая агрессивные испарения. Примером такого кабеля является марка АВВГнг.
Выходом из такого положения являются БКИР полимеры (огнестойкие безгалогенные), которые являются нетоксичной альтернативой галогенным, хотя и требуют порядка 60% наполнения и выше, что может значительно повлиять на механические свойства материала.
Примером безгалогенного кабеля, используемый для передачи электроэнергии и ее распределения, является медный кабель марки ППГнг-ИБ. Данное обозначение нг-ИБ говорит о том, что такой тип изделий не выделяет активных галогенов при горении и не распространяет пламя при прокладке. Последнее важно при прокладке кабеля в местах с большим количеством проводки.Такой марки кабель является огнестойким. В основном его рекомендуют для систем пожарных сигнализаций, аварийного электропитания в больницах и на других ответственных объектах.
Также при прокладке кабелей особое внимание стоит уделить не только их изоляции, но и внутреннему наполнению. Применяют термические барьеры, выполненные из слюды, экранирование металлом, компаунды с малым образованием дыма. Такие методы позволяют обеспечить высокий уровень пожарной безопасности кабельных коммуникаций, что соответствует самым высоким современными требованиям. Кабель марки ППГнг-РКИР используют при монтаже систем удаления дыма, систем тушения пожара, эвакуационных лифтов.
Одним из новых направлений является использование синергичных систем, то есть двух веществ, обеспечивающие более высокие показатели пожаробезопасности, чем применение их по отдельности. Одно из возможных соединений — кремневодо-родные компаунды и безгалогенная гидроокись алюминия. Реакция гидроокиси алюминия, при взаимодействии с огнем, выделяет оксид алюминия и воду. Такая эндотермическая реакция принимает энергию от огня. На горящей изоляции кабеля образуется поверхностная корка, которая служит защитным барьером и предохраняет поступление кислорода к очагу пожара.
Так как оболочка кабелянапрямую взаимодействует с окружающей средой, она подвержена гораздо более жестким требованиям, чем изоляция. Оболочка должна быть стойкой к следующим процессам:
- истиранию;
- воздействию химических веществ и чистящих реагентов;
- влиянию ультрафиолета;
- температуре.
На современном этапе развития, к большому сожалению, нет ни одного материала, который бы справился сразу со всеми выше указанными процессами. Под каждое определенное требование должен быть правильно подобран материал. В зависимости от области применения, кабельная продукция должна быть устойчива к чистящим средствам, жирам и к другим веществам. известно, что полиуретан обладает сильными химическими связями, а ПВХ является легко перерабатываемым. В связи с этим предлагается выпускать кабель, который будет являться альтернативнымрешением, а именно оболочкувыполнить из полиуретана, а наполняющий функциональный слой кабеля -из ПВХ.
Также кабели, которые применяются вне помещений, больше всего подвержены воздействию солнечных лучей, вследствие чего, требуют другогосоединения материалов для изготовления. В данном случае оболочка должна содержать стабилизаторы, которые стойки к УФ излучению. Примером является светостабилизированный полиэтилен, применяемый для изоляции проводов СИП.
Одним изновыхрешений, приводящим к улучшению характеристик кабелей, работающихна открытом пространстве под УФ излучением- радиационное сшива-ние,при котором уменьшается деформация при нагреве, а также повышается сопротив-
ление таких воздействий, как химическое и радиационное. В результате применения радиационной сшивки увеличивается механическая прочность. При электронной сшивки подходят такие материалы как полиолефиновые эластомеры (ПОЭ), полиэтилен (ПЭ), сополимер этилена с этилакрилатом (ЭЭА) или этилен винилацетат (ЭВА). Также с их помощью уменьшается количество энергии, которая требуется для процесса электронной сшивки.
Но электронная сшивка не дает преимуществ при очень низких температурах, материал неминуемо станет хрупким на том или ином этапе. Соответственно, для эксплуатации кабеля при низких температурах необходимо применять кабелииз таких материалов как полиэтилен высокой плотности (ПЭВП) или полипропилен (ПП), в том числе и полиолефиновые эластомеры.
Выбор и применение соответствующих материалов при производстве кабельной продукции различного назначения приводит к повышению надежности кабельных коммуникаций.
Список литературы
1. Белоруссов Н.И. Электрические кабели, провода и шнуры. М.: Изд-во Энерго-атомиздат, 1988. 536 с.
2. ПУЭ 6-е и 7-е изд. Новосибирск: Изд-во: Норматика, 2013. 444 с.
3. Преимущества кабелей из сшитого полиэтилена [Электронный ресурс] URL: http://www.polymerbranch.com/publ/view/12.html (дата обращения: 22.10.2018).
Карницкий Валерий Юльевич, канд. техн. наук, доцент, eieslsajsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Филатова Анастасия Сергеевна, магистр, nasti-151@,mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
APPLICATION OF NEW MATERIALS WITH THE PURPOSE OF INCREASING THE RELIABILITY OF CABLE COMMUNICATIONS
V.Y. Karnitsky, A.S. Filatova
This article is devoted to new modern materials usedfor cable insulation.
Key words: cables, insulation, sheath, halogen-free, fire-resistant, polymers.
Karnitsky Valery Yulyevich, candidate of technical sciences, docent, eies/s a /sii. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Filatova Anastasia Sergeevna, magister, nasti-151@,mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
