Politechnika Śląska Gliwice, dn. 27.10.2004 r.

w Gliwicach

Wydział Górnictwa i Geologii

Temat: Górnicze kable i przewody oponowe.

GRUPA 1

Specjalność: EZiZO wzG

Semestr IV

r. akadem. 2004/2005

1. Charakterystyka kabli górniczych i przewodów oponowych.

1.1. Budowa kabli.

Kable składają się z kilku warstw. Należą do nich następujące elementy:

1. Żyły robocze - służą do przesyłania energii elektrycznej, są izolowane, wykonane z miedzi lub aluminium. Kable elektroenergetyczne (miedziane i aluminiowe) są wykonane zasadniczo jako jedno-, trój-, lub czterożyłowe, natomiast kable sygnalizacyjne (miedziane) jako wielożyłowe (od 2 do 75 żył w kablu). Przekroje żył są znormalizowane. Żyły kabli elektroenergetycznych mają przekrój kołowy, owalny lub sektorowy. Żyły kabli mogą być jedno-, lub wielodrutowe (tzw. linki). Żyły wielodrutowe są droższe ale za to bardziej elastyczne i mniej zawodne, gdyż pęknięcie jednego drutu w takiej żyle nie powoduje przerwy w obwodzie elektrycznym. Giętkość kabli wielożyłowych uzyskuje się przez odpowiednie skręcenie izolowanych żył w tzw. rdzeń.W kablach o izolacji z gumy druty miedziane żył są wykonywane z miedzi miękkiej (wyżarzonej) i pokryte stopem cynowym, gdyż guma oddziaływuje chemicznie na miedź. Żyły kabli wykonuje się również z drutów aluminiowych: żyły o przekroju większym niż 35 mm² - z aluminium miękkiego, a miękkiego mniejszym przekroju - z aluminium półtwardego.

2. Izolacja żył - Materiały stosowane na izolację żył to: papier, guma i tworzywa sztuczne (polwinit, polietylen itp.)

• Izolacja papierowa - jest wykonana w postaci taśmy z papieru kablowego przesyconego syciwem elektroizolacyjnym (ściekającym lub nieściekającym) w celu polepszenia właściwości di elektrycznych i utrudnieniu procesu zawilgocenia izolacji. Syciwa nieściekające stosuje się do kabli układanych przy dużych różnicach poziomów. Taśmę nawija się spiralnie w warstwy wokół żyły. Izolację papierową stosuje się w kablach elektroenergetycznych o powłoce ołowianej na napięcie znamionowe od 3,6/6 do 23/40 kV.

• Izolacja gumowa - jest mieszanką kauczuku syntetycznego, siarki i innych składników. Izolacja ta jest nałożona na żyły co najmniej w dwóch warstwach i owinięta taśmą nagumowaną, dzięki czemu żyły nie zlepiają się i uzyskuje się lepsze właściwości izolcyjne. Kable o izolacji gumowej są stosowane na napięcie do 1 kV, a wyjątkowo w górnictwie do 6 kV.

• Izolacja z tworzyw sztucznych - jest wykonywana z polwinitu zmiękczonego tj. plastyfikowanego polichlorku winylu (PVC) lub polietylenu (PE). Polwinity miękkie stosuje się tam gdzie jest wymagana duża giętkość wyrobu. Coraz częściej stosuje się izolację z polietylenu, jednak ze względu na jego wrażliwość na działanie wody i innych zanieczyszczeń wynika potrzeba starannej ochrony kabla przed tymi czynnikami. Stosuje się również polwinit ciepłoodporny i polietylen usieciowany. Ten ostatni ze wzrostem temp. mięknie ale nie topi się.

Wypełnienie - materiał izolacyjny wypełniający szczeliny między izolacją żył a powłoką kabla. Na wypełnienie stosuje się papier, materiały włókniste nasycone olejem i tworzywa sztuczne.

Powłoka - szczelna powłoka chroni izolację kabla przed wilgocią, czynnikami chemicznymi i innymi wpływami zewnętrznymi. Na powłoki stosuje się: ołów, aluminium i tworzywa sztuczne. Ołów jest niekorzystny ze względu na dużą masę. Kable o powłokach aluminiowych mają tę zaletę, że mogą nie mieć pancerza gdyż ich powłoka jest na ogół wystarczająco wytrzymała.

Osłona powłoki - warstwa pod pancerzem chroniąca powłokę przed przecięciemlub zadrapaniem przez ostre krawędzie pancerza. Może być wykonana z materiału włóknstego, polewy ochronnej.

Pancerz - stosowany jest w celu ochrony kabla przed uszkodzeniami mechanicznymi. Wykonany jest on z drutów płaskich lub okrągłych, lub taśm stalowych nawiniętych spiralnie na osłonę powłoki kabla. Pancerz z drutów zwiększa również wytrzymałość kabla na działanie sił rozciągających.

Osłona zewnętrzna - chroni kabel (pancerz lub powłokę) przed szkodliwym wpływem czynników chemicznych i wilgoci. Najczęściej jest to osłona włóknista lub z tworzyw sztucznych. Osłonę z tworzyw sztucznych stanowi najczęściej wytłoczona warstwa polwinitu o grubości zależnej od średnicy kabla pod powłoką.

Elementy dodatkowe:

• Żyła ochronna - (żo) jest to izolowana żyła w kablu wyróżniona barwą zielono-żółtą, wymagana przez określone środki ochrony przeciwporażeniowej.

• Żyła powrotna - jest bezwzględnie wymagana w kablach elektroenergetycznych o izolacji z tworzyw sztucznych na napięcie znamionowe 3,6/6 kV i wyższe. Jest to warstwa metaliczna z drutów lub taśm miedzianych, nałożonych współosiowo na przewodzący ekran niemetaliczny. Służy ona do przewodzenia prądów zakłóceniowych, tj. zwarciowych i wyrównawczych w układzie wielofazowym. Chroni ona przed porażeniem w wypadku uszkodzenia powłoki i izolacji kabla.

• Żyła probiercza - (żp) jest to izolowana żyła umieszczona zazwyczaj w wielodrutowej żyle roboczej, przeznaczona do pomiarów, sygnalizacji lub innego rodzaju obsługi urządzenia elektrycznego.

• Izolacja ośrodka - jest stosowana w kablach wielożyłowych o budowie rdzeniowej. Izoluje ona dodatkowo żyły kabla od metalowej powłoki.

• Ekrany - ( na żyle, na izolacji żył) są stosowane w kablach elektroenergetycznych na napięcie znamionowe powyżej 10 kV do 30 kV. Ekran na żyle wyrównuje i zmniejsza naprężenie elektryczne w pobliżu żyły, wykonany jest np. z warstwy papieru półprzewodzącego. Ekran na izolacji żył powoduje równomierny rozkład pola elektrycznego wokół każdej z żył i ograniczenie jego natężenia (zmniejsza możliwość przebicia kabla)oraz chroni [przed wpływem zewnętrznych pól elektrycznych, wykonuje się go np. z papieru metalizowanego.

1.2. Wymagania w zakresie konstrukcji kabli górniczych i przewodów oponowych:

• Konstrukcja minimalizująca możliwość wydostania się napięcia na zewnątrz oraz wykluczająca powstanie zwarcia międzyprzewodowego wewnątrz kabla.

• Odporność osłon i opon zewnętrznych na rozprzestrzenianie płomienia.

• Odpowiednio małe wydzielanie dymu podczas palenia.

• Odporność kabli na typowe narażenia mechaniczne takie jak np.: zgniatanie, uderzenia oraz występowanie sił tnących i miażdżących.

• Stosowanie materiałów o odpowiednio wysokich parametrach mechanicznych i elektroizolacyjnych oraz odpornych na podwyższone temperatury pracy.

• Budowa zapobiegająca wnikaniu oraz migracji w kablu wody.

• Zdolność kabla do przenoszenia osiowych sił rozciągających.

1.3. Środki techniczne ograniczające zagrożenia wynikające z eksploatacji kabli

Zagrożenie	Zastosowane środki techniczne
Możliwość wydostania się napięcia na zewnątrz oraz powstania zwarcia międzyprzewodowego	Ekrany indywidualne nałożone na izolację żył roboczych
Możliwość przenoszenia oraz podtrzymywanie przez kabel płomienia	Stosowanie na osłony trudnopalnego polwinitu o wskaźniku tlenowym powyżej 29
Narażenia mechaniczne takie jak np.: zgniatanie, uderzenia, skręcanie oraz występowanie sił tnących i miażdżących	Pancerze z drutów stalowych, ekrany ogólne z taśm miedzianych
Podwyższona temperatura pracy	Izolacja z polietylenu usieciowanego (temperatura dopuszczalne długotrwale +90 ºC)
Migracja w kablu wody	Taśmy pęczniejące pod wpływem wody umieszczone pod i nad pancerzem lub ekranem ogólnym
Występowanie osiowych sił rozciągających	Pancerz z drutów stalowych okrągłych pod osłoną ochronną

1.4. Symbolika w oznaczeniach kabli

K - kabel o żyłach miedzianych,

A - umieszczone przed K oznacza kabel o żyłach aluminiowych, umieszczone zaś na końcu symbolu oznacza zewnętrzną osłonę włóknistą (AKFtA),

Y - umieszczone po K oznacza izolację polwinitową (KY), a przed K powłokę polwinitową (YAKY),

X - umieszczone po K oznacza izolację polietylenową (YKX), a przed K oznacza powłokę polietylenową (XAKX),

S - umieszczone poi X oznacza izolację z polietylenu usieciowanego (YHAKXS)

c - umieszczone po X oznacza izolację z polietylenu ciepłoodpornego (YHAKXc), a po Y oznacza powłokę z polwinitu ciepłoodpornego (YcHAKXS),

n - umieszczone po X oznacza polietylen o zwiększonej odporności na rozprzestrzenianie się ognia (Xn),

Al - umieszczone przed K oznacza powłokę aluminiową (AlAKY),

G - umieszczone po K oznacza izolację gumową (KG),

Ft - umieszczone po K oznacza opancerzenie taśmami stalowymi (AKYFt)'

Fp - umieszczone po K oznacza opancerzenie drutami stalowymi płaskimi (KFpA), okrągłymi (KFoA),

Fo - umieszczone po K oznacza opancerzenie drutami,

y - umieszczone na końcu symbolu oznacza zewnętyrzną osłonę polwinitową (HAKy),

x - umieszczone na końcu oznacza zewnętrzną osłonę polietylenową (HAKnx),

H - umieszczone na początku symbolu oznacza kabel z żyłami ekranowanymi (YHAKX),

n - umieszczone po K oznacza kabel z syciwem nieściekającym (KnFt),

S - umieszczone po K oznacza kabel sygnalizacyjny,

żo - umieszczone na końcu symbolu oznacza żyłę ochronną (YAKY-żo),

żp - umieszczone na końcu symbolu oznacza kabel z żyłami probierczymi (YAKY-żp).

2. Budowa kabli przedstawionych na laboratorium.

2.1. YHKYekFpyn 3,6/6 kV




YHKYekFpyn - kabel (K) elektroenergetyczny z żyłami miedzianymi w ekranie indywidualnym o polu promieniowym (H), o izolacji polwinitowej (Y), w powłoce polwinitowej (Y) z ekranem ogólnym (ek), opancerzone drutami stalowymi płaskimi (Fp)w osłonie polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (yn)

2.2. OnGc 0,6/1 kV


OnGc przewód elektroenergetyczny o żyłach miedzianych o izolacji z gumy ciepłoodpornej (Gc) i oponie z gumy odpornej na rozprzestrzenianie płomienia (On) z żyłami skręconymi w ośrodek na rdzeniu



2.3. YHKYekFoyn 3,6/6 kV




YHKYekFoyn - kabel (K) elektroenergetyczny z żyłami miedzianymi w ekranie indywidualnym o polu promieniowym (H), o izolacji polwinitowej (Y),w powłoce polwinitowej (Y) z ekranem ogólnym (ek), opancerzony drutami stalowymi okrągłymi (Fo), w osłonie polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (yn)

2.4. YnHSTKY 0,6/1 kV


sygnalizacyjno-telefoniczny (ST) kabel (K) o izolacji polwinitowej (Y) z żyłami ekranowanymi indywidualnie (H), o powłoce polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (Yn)




2.5. YHKYekyn 3,6/6 kV




YHKYekyn - kabel (K) elektroenergetyczny z żyłami miedzianymi w ekranie indywidualnym, o polu promieniowym (H), o izolacji polwinitowej (Y), w powłoce polwinitowej (Y) z ekranem ogólnym (ek), w osłonie polwinitowej nierozprzestrzeniajacej płomienia (yn)

2.6. OnGcn 0,6/1 kV 7-żyłowe


OnGcn — przewód elektroenergetyczny o żyłach miedzianych o izolacji z gumy

ciepłoodpornej z zewnętrzną warstwą trudnopalną (Gcn) i oponie z gumy odpornej na rozprzestrzenianie płomienia (On) z żyłami skręconymi w ośrodek na rdzeniu




5

---