Файл: Диплом БЖД (Безопасность электрического кабеля).docx

Оглавление

АННОТАЦИЯ 2

ВВЕДЕНИЕ 3

1.ПРОБЛЕМЫ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ КАБЕЛЕЙ 5

2. ОБЗОР СВОЙСТВ СОВРЕМЕННЫХ МАТЕРИАЛОВ, ИСПОЛЬЗУМЫХ В КАЧЕСТВЕ ИЗОЛЯЦИИ СИЛОВЫХ КАБЕЛЕЙ 13

3. РАЗРАБОТКА КОНСТРУКЦИИ КАБЕЛЕЙ СО СШИТОЙ ИЗОЛЯЦИЕЙ, НЕ РАСПРОСТРАНЯЮЩЕЙ ГОРЕНИЕ 16

3.1 Определение геометрических параметров 17

3.2 Выбор материала изоляции 24

25

3.3 Сшивка изоляции 31

3.4 Экспериментальное сравнение свойств образцов материалов 42

3.4.1 Механические испытания 42

3.4.2 Термические испытания 48

4. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСХОДОВ НА ПРОИЗВОДСТВО ПРОДУКЦИИ 51

4.1 Основные понятия 51

4.2 Расчет затрат 52

4.3 Вывод 56

5.БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА 58

5.1 Термические характеристики ПВДФ 60

5.2 Термические характеристики СПЭ 61

5.3 Предложения по обеспечению комфортных и безопасных условий труда для человека 62

5.4 Вывод 64

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 65

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 66

6.Паншин Ю.А., Малкевич С.Г., Дунаевская Ц.С. – Фторопласты. Издательство «Химия». Ленинград. 1978. – 232 с. 66

Аннотация

В работе представлены результаты разработки силовых кабелей на напряжение от 0,66 до 3 кВ с сшитой полиолефиновой изоляцией. В качестве материала был использован поливинилиденфторид. Представлены результаты механических и термических экспериментальных исследований кабелей с применением сшитого полиэтилена и фторопласта марки Ф-2М. Проанализированы проблемы пожарной безопасности кабелей. Дан обзор свойств современных материалов, используемых в качестве изоляции кабелей. Рассчитаны затраты на производство разработанной конструкции и рассмотрена экологическая безопасность использования предложенного материала.

Annotation

The paper presents the results of the power cables for voltages from 0.66 to 3 kV crosslinked polyolefin insulation. Was used for insulation material polyvinylidene fluoride. The problems of fire safety cables. An overview of the properties of advanced materials used as cable insulation. Calculated cost of production of the developed design and considered environmental safety of the proposed material.

Введение

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).

Замена кабелей БМПИ на напряжение до 1 кВ практически уже произошла во всём мире. Преимущественное распространение получили КЛ с самозатухающей и негорючей изоляцией. При этом изготовители в качестве изолирующих применяют материалы, которые при нагреве и горении не выделяют вредных для человека и окружающей среды веществ [1].

Твёрдая изоляция даёт неоспоримые преимущества при прокладке на пересечённой местности (с большими наклонами, возвышенностями), то есть на трассах с большой разностью уровней, а также в вертикальных и наклонных коллекторах. Ещё одним достоинством кабелей с изоляцией с самозатухающей и негорючей изоляцией является их экологическая безопасность. Отсутствие масла, свинца и битума обеспечивает сохранение чистоты окружающей среды, что позволяет применять их на любых объектах и эксплуатировать КЛ практически без обслуживания. 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].

Вопрос о конструкции кабелей, не поддерживающей горение, стали рассматривать после значительного числа пожаров, которые привели к большому ущербу. Например, в Останкинской телебашне в 2000 г. распространение пожара в направлении сверху вниз было обусловлено стекающим расплавом полиэтиленовой оболочки силового кабеля. Падающие вниз горевшие капли полиэтилена создавали на различных высотах вторичные очаги пожара. Выбор материалов в качестве изоляции до сих пор актуален.

Разработка кабеля, которого обеспечивает работоспособность и не поддерживает горение, с изоляцией, свойства которой не хуже поливинилхлорида (ПВХ-пластикат), является актуальной.

Целью работы является разработать конструкцию кабеля с полиолефиновой изоляцией и исследовать его свойства.

Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:

• провести анализ современный материалов, используемых для изоляции кабелей силовых кабелей;

• разработать конструкцию кабеля с предложенным материалом;

• исследовать свойства кабеля;

• дать предложение о целесообразности и эффективности использования нового материала.

1. Проблемы пожарной безопасности кабелей

Одним из самых важных показателей пожарной опасности кабеля является нераспространение горения при групповой прокладке (ПРГП). Групповой прокладкой называется ряд кабелей с расстоянием по воздуху в свету между ними не более 300 мм.

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. 1.1) [3]. Поэтому требования по показателям пожарной безопасности к кабельной продукции становятся все более жесткими.

Таблица 1.1

Ранг пожарной опасности электротехнических изделий

Основные пути снижения горючести кабельного изделия, которые используются при конструировании, показаны на рис. 1.1. 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. Особенно это характерно для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена или других горючих изоляционных материалов.

  Рис. 1.1. Основные пути снижения горючести кабельного изделия

В качестве критерия соответствия кабелей требованиям по нераспространению горения по стандарту МЭК 60332-1-2007 принято значение эквивалентного кислородного индекса КИ_экв, которое было экспериментально определено для кабелей с изоляцией и оболочкой из поливинилхлоридного (ПВХ-ПЛАСТИКАТ) пластиката или других галогеносодержащих полимерных материалов. Как видно из данных, приведенных на рис. 1.2, значение КИ_экв должно быть не менее 29. Это значение в большинстве случаев достижимо при использовании в качестве оболочки ПВХ-ПЛАСТИКАТ композиции с кислородным индексом 32 и более.

  Рис. 1.2. Результаты испытаний кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката с различными значениями КИэкв на нераспространение горения

Значение эквивалентного кислородного индекса для кабелей определяется как

(1.1)

где: v_i - объем i-го материала в кабеле, л/м; n - число полимерных материалов в конструкции кабеля; КИ_i - кислородный индекс i-го материала.

Рассчитанные значения КИ_экв и сам критерий КИ_экв характерны для кабелей с оболочкой из ПВХ-пластиката с высокими значениями выделения хлористого водорода при горении (24%). При использовании безгалогенных полимерных композиций и ПВХ-пластикатов с низким выделением хлористого водорода при горении этот критерий является недостаточным. Здесь должна использоваться совокупность других параметров, характеризующих горючесть материалов.

Были разработаны кабельные изделия массового применения, которые не распространяют горение при групповой прокладке. 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.

В маркировке это обозначается как «НГ-LS», где «LS» непосредственно обозначается как «low-smoke» (малый дым). Широкое распространение приобрела изоляция, выполненная из негорючего ПВХ-пластиката [3]. Он характеризуется оптимальной устойчивостью к долгосрочному воздействию повышенных температур.