Из истории электрических кабелей. Какой кабель самый длинный в мире?
Высоковольтные и низковольтные кабели используются во всем мире уже более ста лет. Без кабелей невозможно представить электротехнику. Кабели и кабельная техника являются нервной системой многих областей электротехники — электроэнергетики, связи, системах управления и многих других.
История электрического кабеля
Силовой электрический кабель как технический элемент родился не вдруг, а лишь после нескольких лет использования электричества.
В 1880 годах для распределения электрической энергии чаще всего использовались оголенные провода, помещенные в деревянные короба.
В первой системе передачи и распределения электроэнергии, разработанной Томасом Эдисоном в 1882 году в Нью-Йорке, использовались медные стержни, обернутые джутом и помещенные в жесткие трубы, заполненные битумным (асфальтовым) составом.
Созданием первого силового кабеля современного типа мы обязаны Швейцарии. В 1867 году компания Val de Travers Asphalt Pasing Co. занималась добычей асфальта, который в основном использовался для производства бумажных труб с асфальтовым покрытием для питьевой воды.
Директор завода Франсуа Борель (1842 — 1924) проверил электроизоляционную способность асфальта и попытался изготовить с его помощью изолированный электрический проводник. Медный проводник он покрыл асфальтом, который защитил полосой листовой стали, спирально намотанной на асфальтовое покрытие.
Форма этого кабеля была похожа на нынешнюю, но кабель был не очень прочным — асфальт высыхал на воздухе и отваливался. Кроме того, производство такого кабеля было длительным и трудоемким.
Однажды путешествуя по Италии Борель посетил руины Помпеи недалеко от Неаполя. В 79 г. до н.э. Помпеи были разрушены извержением вулкана Везувий. В развалинах Борель увидел, что защищённые свинцом римские трубы прекрасно сохранились, хоть и были зарыты в землю более восемнадцати столетий назад.
Он изобрел технологию изготовления подземных кабелей, заключающуюся в покрытии медного сердечника изолирующей оболочкой из битумной бечевки и ленты из толя. Затем несколько подготовленных таким образом проводников соединяли вместе и покрывали битумной бумагой. Всю эту конструкцию защищали лентой из свинца, намотанной по спирали. Для лучшей водонепроницаемости промежутки были покрыты асфальтом.
Исследования Франсуа Бореля привели его к его важному изобретению: свинцовому прессу, который он постоянно совершенстовал в процессе работы.
Доработка пресса позволила создавать более качественную водонепроницаемую изоляцию свинцовых кабелей. А сфальт наполняли смесью смолы и масла, на которую под давлением в прессе наносили свинец.
Так был создан первый кабель, предназначенный для распределения электроэнергии, который можно было хранить в земле и который в то же время оставался достаточно податливым для намотки и транспортировки.
Реклама свинцовых кабелей Бореля во французском журнале 1900 года
Для производства такого типа кабелей в швейцарском Кортайлоде в 1879 году была построена «Фабрика электрических кабелей под свинцом», которая принадлежала акционерному обществу «Berthoud-Borel system».
Это был первый в мире завод по производству электр ических кабел ей со свинцовой оболочкой . На нем также изгот авливали аксессуары, необходимые для их прокладки.
Идея постройки такого завода перовначально не вызвала большого энтузиазма у окружающих.
Франсуа Борель писал: «Когда в 1878 году г-н Эдуард Берту и я объявили некоторым друзьям о своем намерении построить завод для производства подземных кабелей, мы были очень разочарованы тем, что не получили никакой поддержки.
Наоборот, почти все те, кому мы с энтузиазмом сообщали о нашем проекте, стремились отвлечь нас от него, пытаясь доказать нам, что у этого производства нет будущего. Мы были убеждены, что электричество призвано сыграть большую роль в ближайшем будущем, и с предприимчивым пылом юности мы полностью отдались реализации наших проектов».
Тем неменее, кабели, сделанные на новом заводе по его технологии привлекли к себе внимание. Были получены многочисленные заказы: свинцовые кабели были проложены в швейцарских тоннелях Brenner, Vauderens, Saint-Maurice, Loges и т. д. Также такой кабель был проложен под железнодорожным тоннелем Арльберг в Австрии.
После Международной электрической выставки в Париже 1881 года имя Франсуа Бореля становится очень известным.
Образцы свинцовых кабелей из Швейцарии отправляются в Британскую Индию, Австралию и Аргентину. Город Кельн оборудует всю свою электрическую сеть кабелями из Кортайлода. С того времени, они применялись практически во всех странах Европы, Берлине, Неаполе, Вене, Инсбруке, Шарлеруа, Ле-Мане, Монако и т.д.
После выставки головной офис компании по производству кабелей был перенесен в Париж на бульвар Осман, а на улице Лурмель построен новый завод. В 1896 году был построен еще один кабельный завод в Лионе.
В настоящее время завод в Кортайлоде является штаб-квартирой компании Nexans в Швейцарии.
Прокладка высоковольтного кабеля Nexans в Швейцарии
Однако первоначально кабели использовались только для передачи электрических сигналов, особенно в телеграфии, а затем и в телефонии (первый телефон был изобретен Александром Грэмом Беллом в 1877 г.).
Считаетсся, что коммерческое производство первых телеграфных кабелей началось в Великобритании в 1851 году. Они были изолированы натуральным природным материалом — гуттаперчей.
Прокладка трансатлантического кабеля на почтовой марке Великобритании — из серии «The Electric Revolution» 2021 года
Свинцовый кабель Бореля тоже первоначально использовался преимущественно как телефонный. Например, один из первых его кабелей, в 1880 году был проложен по дну Невшательского озера в Швейцарии. Этот кабель функционировал здесь без единой неисправности до 1928 года.
В сильноточной электротехнике кабель был впервые использован в 1881 году на Всемирной выставке в Париже. Здесь он распределял энергию по свечам Яблочкова. Это была первая дуговая лампа, которая горела без присмотра почти час.
Первая городская кабельная распределительная сеть была проложена в 1882 году в городе Лозанна в Швейцарии.
В 1886 году был произведен первый высоковольный кабель для линии электропередач Веве-Монтрё, опять же в Швейцарии. Эти кабели надежно работали более пятидесяти лет.
Прокладка электрического кабеля, Нью Йорк, 1888 год
Хотя вулканизированная резина была запатентована Чарльзом Гудиером в 1844 году, она не применялась для изоляции кабелей до 1880-х годов.
Кабель с резиновой изоляцией использовался для цепей на 11 кВ в 1897 году на гидроэлектростанции Ниагарского водопада. Силовые кабели с бумажной изоляцией начали повсеместно применятся к 1895 году.
К концу девятнадцатого века количество кабельной проводки в мире очень резко возросло, а передача электроэнергии по кабелям постоянно совершенствовалась.
В первой половине ХХ века во Франции был введен в эксплуатацию кабель для электроснабжения Парижа — для передачи 220 кВ, способный непрерывно передавать мощность до 160 МВт.
Кабели-рекордсмены
Долгое время самой длинной кабельной линией электропередачи в мире была линия, которая проходит от Тасмании до Австралии. Она пересекает Бассов пролив между двумя берегами на глубине 70 м от поверхности. Длина подводного участка составляет 290 км.
Используемый высоковольтный кабель «Basslink» позволяет передавать электроэнергию мощностью до 600 МВт из Тасмании в штат Виктория в Австралии. Кабель двухжильный, его толщина составляет 15 см и он использует постоянный ток высокого напряжения (HVDC) для передачи энергии.
Балтийский кабель длиной 250 км был введен в эксплуатацию в декабре 1994 года. В то время это был второй по длине высоковольтный кабель в мире с номинальной максимальной мощностью передачи 600 МВт.
Этот кабель открыл новую эру передачи электроэнергии в Европе. Он соединяет город Любек-Херренвик на севере Германии со шведской электросетью в Треллеборге.
В дополнение к 233-километровому участку, пролегающему по морскому дну, линия проходит в виде подземного кабеля на протяжении нескольких километров. Он также пересекает реку Траве по каналу, построенному на шесть метров ниже дна реки.
С 2012 года самым длинным электрическим кабелем в мире считался подводный кабель длиной 580 км, работающий на напряжении постоянного тока 450 кВ, проложенный между городом Эемсхавен в Нидерландах и городом Феда в Норвегии. Используемый кабель «NorNed» имеет пропускную способность до 700 МВт.
В октябре 2021 года самым длинным кабелем в мире стал кабель длиной 720 километров, работающий на напряжении постоянного тока 515 кВ, который соединяет город Блит на юго-востоке Нортумберленда в Англии с норвежской деревней Квиллдал недалеко от города Ставангера.
Первоначально линия работает с максимальной мощностью 700 МВт, что составляет половину ее мощности, но она будет увеличена до полных 1400 МВт в течение трех месяцев.
Это совместный проект операторов системы передачи электроэнергии Statnett и National Grid. Подводный кабель был произведен компанией Prysmian и изготовлен на заводе Arco Felice в Неаполе, Италия. Преобразовательные станции HVDC были построены и установлены компанией ABB.
Самый глубокий в мире подводный силовой кабель проходит в Тирренском море на глубине 1600 метров ниже уровня моря. Он соединяет Сардинию с материковой частью Италии.
Эта уникальная инженерная система состоит из кабелей, проложенных по суше на протяжении 15 км, прежде чем они соединятся с подводным кабелем длиной 420 км. Там, где морское дно каменистое, трос крепится с помощью фиксируемых вручную хомутов. В зонах наносов он защищен заилением до глубины около метра.
Подводные силовые кабели играют важную роль в распределении электроэнергии между регионами или странами
Первым подводным кабелем в мире на рекордное напряжение 600 кВ стал кабель Western HVDC Link — это высоковольтная подводная электрическая линия постоянного тока (HVDC) в Великобритании между Хантерстоном в Западной Шотландии и Флинтширским мостом в Северном Уэльсе, проложенная к западу от острова Мэн.
Этот кабель имеет пропускную способность 2250 МВт и полностью введен в эксплуатацию в 2019 году. Кабельная линия состоит из кабеля длиной 422 км, из которых 385 км находятся под водой.
Но все эти рекорды в будущем должна побить линия электропередачи Австралия-Азия (AAPowerLink), которая представляет собой проект электроэнергетической инфраструктуры, который, как планируется, будет включать в себя крупнейшую в мире солнечную электростанцию, самую большую в мире аккумуляторную батарею и самый длинный в мире подводный силовой кабель.
Солнечная электростанция на севере Австралии будет производить электроэнергию, большая часть которой будет экспортироваться в Сингапур, а затем в Индонезию по линии электропередачи постоянного тока длиной 4500 км с пропускной способностью 3 ГВт.
20 октября 2021 года было объявлено о создании экспертного глобального консорциума для реализации этого масштабного энергетического австралийско-азиатского проекта.
Реализацию этого проекта планируется начать в середине 2023 года, а эксплуатация его начнется в начале 2026 года. Этот подводный кабель станет самым длинным подводным кабелем в мире, превысив длину существующего подводного силового кабеля примерно в пять раз.
Считается, что AAPowerLink ознаменует начало новой отрасли экспорта возобновляемых источников энергии.
Разработка компанией Sun Cable проекта AAPowerLink сделает Австралию, Сингапур и другие азиатские страны региональными центрами возобновляемой энергии и создаст значительные возможности для экономики и устойчивой энергетики на десятилетия.
Этот проект создаст тысячи рабочих мест в сфере эксплуатации и строительства, стимулируя возможности для местных предприятий и поставщиков. AAPowerLink — это проект стоимостью более 30 миллиардов австралийских долларов.
Благодаря этому проекту у Австралии появится уникальная возможность экспортировать большие объемы возобновляемой энергии, поддерживая региональные энергетические потребности и экономический рост.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!
История создания кабеля
Самым ранним использованием узнаваемого электрического кабеля, вероятно, были ранние коммерческие телеграфные линии, такие как линия, проложенная между Вашингтоном, округ Колумбия, и Балтимором, штат Мэриленд, в 1844 году.
Эти ранние кабели были сделаны из железа и их было трудно производить. Для улучшения производства за счет смазки железной поверхности проводов сульфат меди был использован для нанесения тонкого медного покрытия. Превосходные проводящие свойства меди вскоре были реализованы, и медь в конечном итоге заменила эти ранние железные проводники. К 1913 году Международная электротехническая комиссия учредила IACS (Международный медный стандарт) в качестве эталона для определения удельного сопротивления меди, равного 100-процентной проводимости.
В 1880-х годах первые изолированные кабели были изолированы гуттаперчой — натуральным латексным материалом, изготовленным из одноименного сока деревьев. Эту изоляцию необходимо поддерживать во влажном состоянии, иначе она высохнет и не сможет изолировать провода. Этот материал был в значительной степени заменен резиновым и вулканизированным битумом.
К 1890-ым годам на кабелях напряжением вплоть до 10 кВ массово стала использоваться пропитанная бумажная изоляция .
В 1906 году были введены бронированные кабели с гибкой оболочкой и двумя изолированными резиновыми проводниками, покрытыми тканью.
В 1930-х годах в Германии проводились первые испытания изоляционных материалов из ПВХ, а к концу второй мировой войны появились значительные сорта синтетических каучуков и полиэтилена.
К 1950-х годам ПВХ был коммерчески жизнеспособным и заменил резиновые кабели во многих областях, особенно в домашней проводке, алюминий также начал широко использоваться в качестве альтернативного проводника.
Изоляция из полиэтилена XLPE, появившаяся в 1970-х годах, заменила бумажную изоляцию кабелей в сетях среднего напряжения.
В 1980-х годах оптоволоконные кабели были внедрены в воздушных линиях для передачи данных и контроля состояния и дальнейшего использования XLPE в высоковольтных линиях электропередачи между 66 и 240 кВ. Также были обнаружены высокотемпературные сверхпроводящие материалы. Альтернативы ПВХ (кабели ЛЖХ), которые были более безопасными при пожарах, разрабатывались в ответ на ряд трагических общественных пожаров, которые продемонстрировали опасность дыма и токсичных газов из различных материалов, включая ПВХ.
К 1990-м годам полимеры стали широко применяться в электрогидроэлектрических сетях, сверхвысоком напряжении, а также в оптических волокнах в воздушных линиях электропередачи.
История открытия электричества
Электричество – обыденное и жизненно необходимое для большинства людей явление. И как любая привычная вещь, оно редко заметно. Мало кто задаётся вопросом откуда оно появляется, как работает, что с его помощью можно сделать. Однако, его исследованием занимались задолго до нашей эры и до сих пор некоторые загадки остаются без ответа.
Что понимают под электрическим током
Электричество – это комплекс явлений, связанный с существованием электрических зарядов. Под этим словом чаще всего подразумевается электрический ток и все процессы, которые он вызывает.
Электрический ток – это направленное движение частиц, несущих заряд, под воздействием электрического поля.
Кто придумал электричество — история
Частные проявления электричества изучались ещё задолго до нашей эры. Но соединить их в одну теорию, объясняющую вспышки молний в небе, притяжение предметов, способность вызывать пожары и онемение частей тела или даже смерть человека, оказалось непростой задачей.
Учёные издревле изучали три проявления электричества:
- Рыбы, вырабатывающие электричество; ;
- Магнетизм.
В Древнем Египте целители знали о странных способностях нильского сома и пытались с его помощью лечить головную боль и другие заболевания. Древнеримские врачи использовали в сходных целях электрического ската. Древние греки подробно изучали странные способности ската и знали, что оглушить человека существо могло без прямого контакта через трезубец и рыболовные сети.
Несколько раньше было обнаружено, что если потереть янтарь о кусок шерсти, то он начнёт притягивать шерстинки и небольшие предметы. Позже был открыт и другой материал со сходными свойствами – турмалин.
Примерно в 500-х годах до н.э. индийские и арабские учёные знали о веществах, способных притягивать железо и активно использовали эту способность в разных областях. Около 100-го года до н.э. китайские учёные изобрели магнитный компас.
В 1600 году Уильям Гилберт, придворный врач Елизаветы I и Якова I, обнаружил, что вся планета – это один огромный компас и ввел понятие «электричество» (с греческого «янтарность»). В его трудах эксперименты с натиранием янтаря о шерсть и способность компаса указывать на север начали объединяться в одну теорию. На картине ниже он демонстрирует магнит Елизавете I.
В 1633 год инженер Отто фон Герике изобретает электростатическую машину, которая может не только притягивать, но и отталкивать предметы, а в 1745 году Питер ван Мушенбрук сооружает первый в мире накопитель электрического заряда.
В 1800 году итальянец Алессандро Вольта изобретает первый источник тока – электрическую батарею, вырабатывающую постоянный ток. Также он смог передать электрический ток на расстояние. Поэтому именно этот год многие считают годом изобретения электричества.
В 1831 году Майк Фарадей открывает явление электромагнитной индукции и открывает направление для изобретения различных устройств на основе электрического тока.
На рубеже XIX-XX веков совершается огромное количество открытий и достижений, благодаря деятельности Николы Тесла. Среди прочего, он изобрёл высокочастотный генератор и трансформатор, электродвигатель, антенну для радиосигналов.
Наука, изучающая электричество
Электричество – природное явление. Оно частично изучается в биологии, химии и физике. Наиболее полно электрические заряды рассматриваются в рамках электродинамики – одного из разделов физики.
Теории и законы электричества
Законов, которым подчиняется электричество немного, но они полностью описывают явление:
- Закон сохранения энергии – фундаментальный закон, которому подчиняются и электрические явления;
- Закон Ома – основной закон электрического тока;
- Закон электромагнитной индукции – о электромагнитном и магнитном полях;
- Закон Ампера – о взаимодействии двух проводников с токами;
- Закон Джоуля-Ленца – о тепловом эффекте электричества;
- Закон Кулон – об электростатике;
- Правила правой и левой руки – определяющие направления силовых линий магнитного поля и силы Ампера, действующей на проводник в магнитном поле;
- Правило Ленца – определяющее направление индукционного тока;
- Законы Фарадея – об электролизе.
Первые опыты с электричеством
Первые опыты с электричеством носили, в основном, развлекательный характер. Их суть была в лёгких предметах, которые притягивались и отталкивались под действием плохо изученной силы. Другой занимательный опыт – передача электричества через цепочку людей, взявшихся за руки. Физиологическое действие электричества активно изучал Жан Нолле, заставивший пройти электрический заряд через 180 человек.
Из чего состоит электрический ток
Электрический ток – это направленное или упорядоченное движение заряженных частиц (электронов, ионов). Такие частицы называют носителями электрического заряда. Для того чтобы движение появилось, в веществе должны быть свободные заряженные частицы. Способность заряженных частиц перемещаться в веществе определяет проводимость этого вещества. По проводимости вещества различают на проводники, полупроводники, диэлектрики и изоляторы.
В металлах заряд перемещают электроны. Само вещество при этом никуда не утекает – ионы металла надёжно закреплены в узлах структуры и лишь слегка колеблются.
В жидкостях заряд переносят ионы: положительно заряженные катионы и отрицательно заряженные анионы. Частицы устремляются к электродам с противоположным зарядом, где становятся нейтральными и оседают.
В газах под действием сил с разными потенциалами образуется плазма. Заряд переносится свободными электронами и ионами обоих полюсов.
В полупроводниках, заряд перемещают электроны, перемещаясь от атома к атому и оставляя после себя разрывы, считающиеся положительно заряженными.
Откуда берется электрический ток
Электричество, поступающее по проводам в дома, вырабатывается электрическим генератором на различных электростанциях. На них генератор соединён с постоянно вращающейся турбиной.
В конструкции генератора есть ротор – катушка, которая располагается между полюсами магнита. При вращении турбиной этого ротора в магнитном поле по законам физики появляется или наводится электрический ток. Таким образом назначение генератора – преобразовывать кинетическую силу вращения в электричество.
Заставить турбину крутиться можно многими способами, используя разнообразные источники энергии. Они разделяются на три вида:
- Возобновляемые – энергия, получаемая из неисчерпаемых ресурсов: потоков воды, солнечного света, ветра, геотермальных источников и биотоплива;
- Невозобновляемые – энергия, получаемая из ресурсов, которые возникают очень медленно, несоизмеримо с темпами расходования: уголь, нефть, торф, природный газ;
- Ядерные – энергия, получаемая из процесса ядерного деления клеток.
Чаще всего электроэнергия возникает благодаря работе:
- Гидроэлектростанций (ГЭС) – строятся на реках и используют силу водного потока;
- Тепловых электростанций (ТЭС) – работают на тепловой энергии от сжигания топлива;
- Атомные электростанции (АЭС) – работают на тепловой энергии, получаемой от процесса ядерной реакции.
Преобразованная энергия по проводам поступает в трансформаторные подстанции и распределительные устройства и уже потом доходит до конечного потребителя.
Сейчас активно развиваются так называемые альтернативные виды энергии. К ним относят ветрогенераторы, солнечные батареи, использование геотермальных источников и любые другие способы получить электроэнергию через необычные явления. Альтернативная энергетика сильно уступает по производительности и окупаемости традиционным источникам, но в определённых ситуациях помогают сэкономить и снизить нагрузку на основные электросети.
Также есть миф о существовании БТГ — бестопливных генераторов. В интернете есть ролики демонстрирующие их работу и предлагается их продажа. Но о достоверности этой информации идут большие споры.
Виды электричества в природе
Самый простой пример электричества, возникающего естественным путём – это молнии. Частицы воды в облаках постоянно сталкиваются друг с другом, приобретая положительный или отрицательный заряд. Более лёгкие, положительно заряженные частицы оказываются в верхней части облака, а тяжёлые отрицательные перемещаются вниз. Когда два подобных облака оказываются на достаточно близком расстоянии, но на разной высоте, положительные заряды одного начинают взаимно притягиваться отрицательными частицами другого. В этот момент и возникает молния. Также это явление возникает между облаками и самой земной поверхностью.
Другое проявление электричества в природе – это специальные органы у рыб, скатов и угрей. С их помощью они могут создавать электрические заряды, чтобы обороняться от хищников или оглушать своих жертв. Их потенциал – от совсем слабых разрядов, незаметных для человека, до смертельно опасных. Некоторые рыбы создают вокруг себя слабое электрическое поле, помогающее искать добычу и ориентироваться в мутной воде. Любой физический объект так или иначе искажает его, что помогает воссоздавать окружающее пространство и «видеть» без глаз.
Также электричество проявляется и в работе нервной системы живых организмов. Нервный импульс передаёт информацию от одной клетки к другой, позволяя реагировать на внешние и внутренние раздражители, мыслить и управлять своими движениями.
Кто изобрел лампочку первым?
Что такое статическое электричество и как с ним бороться?
Сила Лоренца и правило левой руки. Движение заряженных частиц в магнитном поле
Что такое ЭДС индукции и когда возникает?
Что такое электрический ток простыми словами
Определение направления вектора магнитной индукции с помощью правила буравчика и правила правой руки
10.5. КАБЕЛЬНЫЕ ИЗДЕЛИЯ
Производство проводов и кабелей уходит своими истоками в глубокую древность, когда люди научились выплавлять металлы, а затем начали изготовлять тонкую золотую и серебряную проволоку, используемую для различных ювелирных украшений и отделки одежды. Однако это производство оформилось в самостоятельную область техники только после открытия электричества и реализации его технических применений. В XIX в. начато использование изолированных проводников для передачи электричества на расстояние [10.35–10.39]: появляются первые кабели и воздушные линии связи. Существенный вклад в развитие мировой кабельной техники внес Э.В. Сименс (Германия), предложивший использовать для изоляции кабелей новый в то время материал — гуттаперчу и усовершенствовавший промышленную технологию производства кабелей и проводов. В результате возникли первые кабельные заводы в Европе.
Первый кабельный завод в России был основан в 1879 г. в Петербурге — завод кабелей, проводников и углей для электротехнических целей (ныне АО «Севкабель»).
В начале 80-х годов XIX в. в Петербурге возник еще один завод — «Русское производство изолированных проводов электричества», который сначала выпускал обмоточные и монтажные провода с изоляцией из натурального шелка и хлопчатобумажного волокна, а затем в 1890 г. начал, как и «Севкабель», производство силовых кабелей и кабелей связи с ленточной или проволочной стальной броней. В 90-е годы прошлого столетия в Петербурге возникли еще три кабельных завода, изготавливавшие как неизолированные, так и изолированные провода.
XIX в. характеризовался интенсивным развитием отечественной кабельной промышленности. В 1900 г. было организовано кабельное производство на Кольчугинском латунном и меднопрокатном заводе, выпускавшем силовые и телефонные кабели, провода, кабели и провода с резиновой изоляцией. Ныне это ТОО «Электрокабель» — один из основных кабельных заводов России. В это же время в г. Киеве в кустарных мастерских было начато производство кабельной продукции, а позднее был создан завод «Укркабель».
В 1905 г. московская фабрика «Владимир Алексеев», специализировавшаяся на выпуске золотоканительных изделий, начинает выпускать кабели и провода. На основе этого производства в 1909 г. открываются меднопрокатный и кабельный заводы товарищества «Владимир Алексеев» и «П. Вишняков и А. Шамшин», освоившие ряд новых для России кабельных изделий: эмалированных проводов, медных шин и полос, алюминиевых проводников. На базе этих заводов впоследствии был организован завод «Электропровод», явивший собой наглядный пример превращения ремесленного мануфактурного предприятия в капиталистическое предприятие с машинным производством. Первым председателем правления всех вышеперечисленных заводов являлся выдающийся русский театральный режиссер К.С. Станиславский (К.С. Алексеев), который много сделал для реорганизации кабельного производства. В результате завод выполнил целый ряд важных заказов таких, как изготовление в 1910 г. крупного морского кабеля для Кронштадтского порта, разработка и изготовление в 1912 г. 1200-парных телефонных кабелей. С 1913 г. завод изготовлял резину и кабельную продукцию с ее применением.
Московский завод «Москабель», в настоящее время АО «Москабельмет», официально ведет свое существование с 1885 г. Завод был основан инженером-технологом М.М. Подобедовым, который был не только высококвалифицированным специалистом, но и ярым приверженцем становления отечественной кабельной промышленности, независимой от иностранного капитала. Завод «Москабель» уже в то время выпускал кабельную продукцию широкой номенклатуры: неизолированные медные проводники; проводники, изолированные лентами и нитями; проводники с изоляцией из гуттаперчи и каучука; кабели силовые и связи, бронированные, в свинцовых оболочках.
Одновременно на заводе разрабатывалось и изготавливалось кабельное технологическое оборудование, например машины для бронирования плоской оцинкованной проволокой, крутильные машины, и технологическая оснастка, в частности, калибры.
В период гражданской войны производство кабельной продукции в России резко сократилось. Последующее интенсивное развитие кабельных заводов началось в 20-х годах, когда был принят и начал реализовываться план электрификации страны, известный как план ГОЭЛРО и предусматривающий резкое увеличение производства различной электротехнической продукции, в том числе кабельной.
Рис. 10.5. Трехжильный кабель с отдельно освинцованными жилами
1 — жила; 2 — изоляция; 3 — свинцовая оболочка; 4 — заполнение; 5 — проволочная броня
В эти годы на заводе «Севкабель» были разработаны под руководством С.М. Брагина и С.А. Яковлева трехжильные кабели с радиальным электрическим полем, известные как кабели с отдельно освинцованными жилами и бумажной изоляцией, пропитанной вязким маслоканифольным составом (рис. 10.5). В изоляции этих кабелей тангенциальная составляющая электрического поля практически отсутствует, и поэтому кабели могут надежно эксплуатироваться даже при напряжениях 20 и 35 кВ переменного тока. В это же время за рубежом были созданы кабели на аналогичные напряжения, но другой конструкции: три изолированные жилы имели электрические экраны из медных лент и были заключены в общую свинцовую оболочку. Такие кабели были названы Н-кабелями по имени их изобретателя немецкого инженера М. Хохштедтера. Интересно, что эти кабели выпускаются и в настоящее время, только наряду со свинцовой оболочкой используется и гофрированная алюминиевая.
Дальнейшее развитие электрификации страны привело к созданию заводом «Севкабель» первого в СССР маслонаполненного кабеля на напряжение 110 кВ. Первая промышленная кабельная линия с использованием кабеля этого типа была проложена под Ленинградом, а несколько позднее такие линии были проложены и под Москвой. Позднее завод «Севкабель» организовал также производство газонаполненных кабелей.
Крупным достижением завода явилось также создание агрегата для наложения бумагомассной изоляции на жилы телефонных кабелей, а затем и создание и организация производства подводных и морских кабелей.
В конце 20-х годов на заводе «Укркабель» был освоен выпуск гибких шланговых кабелей, применяемых на угольных шахтах, в первую очередь шахтах Донбасса. В 1938–1939 гг. выпуск шахтных кабелей был освоен также на московском заводе «Электропровод». Кроме того, на этом же заводе был начат выпуск рентгеновских кабелей с резиновой изоляцией.
В 1939 г. на заводе «Москабель» был пущен в эксплуатацию новый цех силовых кабелей, который позволил не только резко увеличить объем производства завода, но и завершить его реконструкцию и модернизацию. Этот цех был крупнейшим в Европе, а завод «Москабель» на долгие годы стал ведущим кабельным заводом СССР.
Во время Великой Отечественной войны кабельные заводы страны оперативно перестроили свою работу в соответствии с нуждами фронта. Был начат выпуск военно-полевых кабелей связи, медных поясков для снарядов, специальных типов радиочастотных кабелей и т.д. Однако временная оккупация Украины и блокада Ленинграда привели к прекращению производства на заводе «Укркабель» и его резкому сокращению на заводе «Севкабель». Это привело к перебазированию части кабельных производств в глубь страны. В результате количество кабельных заводов значительно увеличилось. На базе эвакуированных производств были созданы такие крупные заводы, как «Томкабель» (г. Томск), в настоящее время АО «Сибкабель»; «Ташкенткабель» (г. Ташкент) — ныне ГАО «Узкабель»; «Уралкабель» (г. Свердловск) — позднее АО «Уралкабель».
После окончания Великой Отечественной войны восстановление народного хозяйства СССР потребовало резкого увеличения объемов выпуска кабельной продукции. Так, уже в 1946–1950 гг. объем производства кабелей и проводов был увеличен в зависимости от конкретных типов продукции в 308 раз. Новые технические требования различных отраслей народного хозяйства к кабелям и проводам привели к необходимости организации в Москве Научно-исследовательского института кабельной промышленности (НИИКП), в дальнейшем научно-технический центр ВНИИКП (в настоящее время АО «ВНИИКП»). Этот центр был создан на базе Центральной кабельной лаборатории завода «Москабель», в свою очередь выросшей из научного подразделения Всесоюзного электротехнического института (ВЭИ). В дальнейшем большинство базовых конструкций кабелей и проводов, передовых технологических процессов, оборудования, материалов разрабатывалось в тесном содружестве ВНИИКП с кабельными заводами страны. В начале 50-х годов были созданы филиалы НИИКП в г. Томске, Ташкенте и Ленинграде, а затем и в г. Бердянске. В эти же годы было создано Особое конструкторское бюро кабельной промышленности (ОКБ КП), специализированное на разработке кабельной продукции специального назначения, в первую очередь для оборонного комплекса.
ВНИИКП совместно с кабельным заводом «Москабель» были созданы маслонаполненные кабели высокого давления на напряжения 110 — 220 кВ, разработкой которых руководили С.С. Городецкий и Д.В. Быков. Кабели такого типа размещаются в стальных трубопроводах,
заполненных вязким маслом под давлением 1,5 МПа. Каждая фаза имеет экран из медных лент, поверх которого располагаются проволоки скольжения, необходимые для затягивания кабелей в трубу. Эти кабели имеют высокую электрическую прочность как при переменном, так и при импульсном напряжении и обеспечивают высокую надежность линий благодаря наличию стального трубопровода. Транспортируются эти кабели на место прокладки во временных свинцовых оболочках, которые снимаются при затягивании кабеля в трубу.
В начале 70-х годов ВНИИКП совместно с заводами «Камкабель» (ныне АО «Камкабель») и «Москабель» (ныне АО «Москабельмет») разработали маслонаполненный кабель высокого давления (рис. 10.6) для Токтогульской, Усть-Илимской и Нижнекамской ГЭС.
Рис. 10.6. Кабель высокого давления на напряжение 500 кВ в стальном трубопроводе
1 — медная токопроводящая жила; 2 — экран из электропроводящей бумаги; 3 — бумажная изоляция; 4 — экран из электропроводящей бумаги и медных лент; 5 — проволоки скольжения; 6 — масло; 7 — стальная труба; 8 — антикоррозионные защитные покровы
В конце 60-х годов в мировой практике начали применяться силовые кабели с изоляцией из полиэтилена, а несколько позднее и из химически сшиваемого полиэтилена, приобретающего после вулканизации пространственную (сетчатую) структуру и способного противостоять значительным температурным перегрузкам. Такие кабели первоначально использовались для напряжений до 69 кВ, а затем были созданы первые кабели на напряжения 110 и 220 кВ. В отечественной практике кабели подобного класса были разработаны ВНИИКП и начали выпускаться на Опытном заводе института (сейчас АО «Экспокабель») в 1981 г. Производительность при производстве этих кабелей резко повышается по сравнению с производством маслонаполненных кабелей. Кроме того, кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена более просты в монтаже, прокладке и эксплуатации, обладают высокой ре-монтоспособностью. Они отвечают экологическим требованиям, возросшим за последнее время. Так, в ряде стран считают, что в случае аварии на кабельных линиях, выполненных масло-наполненными кабелями, в связи с вытеканием масла наносится непоправимый вред окружающей среде. При исследованиях силовых кабелей с полиэтиленовой изоляцией было установлено, что в процессе эксплуатации в полимерной изоляции развиваются проводящие каналы — древовидные образования, известные под названием триингов. Поэтому ВНИИКП были разработаны математические модели оценки срока службы таких кабелей и предложены комплексные мероприятия, позволяющие осуществить производство таких кабелей, обеспечивающих необходимую надежность в эксплуатации.
В 90-е годы мировая кабельная техника пошла дальше: в Японии, Германии и Франции созданы первые кабели с полимерной изоляцией на напряжение 400–500 кВ и с их применением проложены экспериментальные кабельные линии.
С момента создания кабельной промышленности одним из основных типов ее продукции являлись провода для воздушных линий электропередач (ЛЭП). В настоящее время создана широкая гамма этих проводов, позволяющая решать задачи энергетики: для воздушных ЛЭП, проходящих в районах с коррозионно-активной атмосферой; для переходов через реки с большим расстоянием между опорами; для воздушных ЛЭП, рассчитанных на сверхвысокие напряжения. Основными изготовителями таких проводов являются акционерные общества, созданные на заводах «Кирскабель» (г. Кире) и «Иркутскка-бель» (г. Иркутск).
Одним из важнейших элементов инфраструктуры любой страны являются телекоммуникационные системы. Поэтому сразу после окончания Великой Отечественной войны развитию производства кабелей связи было уделено особое внимание. Важным этапом развития в этой области кабельной техники явилась разработка и организация производства кабелей дальней связи — коаксиальных и симметричных. Первые коаксиальные магистральные кабели с шайбовой изоляцией были изготовлены на заводе «Севкабель» в 1949 г. Сначала они предназначались для передачи по каждой паре 960 телефонных переговоров на частотах до 4 МГц. Затем по мере усовершенствования конструкций этих кабелей, а также применяемой аппаратуры связи спектр передаваемых с помощью этих кабелей частот последовательно повышался до 8,5 и 20 МГц, что позволило передавать по каждой коаксиальной паре 3800 телефонных разговоров. На заводе «Азовкабель» был начат выпуск разработанных ВНИИКП кабелей дальней связи с баллонной изоляцией.
Пионерами в области освоения отечественного производства симметричных кабелей дальней связи явились заводы «Севкабель» (кордельно-бумажная изоляция) и «Москабель» (кордельно-стирофлексная изоляция). Постепенное усовершенствование конструкции этих кабелей и аппаратуры связи привело к тому, что линии связи позволяли обеспечить уплотнение 60-ка-нальной аппаратурой связи в спектре частот 12–252 кГц и передачу по каждой паре 60 телефонных разговоров. В дальнейшем производство симметричных кабелей связи развивалось на Куйбышевском заводе кабелей связи (КЗКС), ныне «Самарская кабельная компания». Постепенно характеристики симметричных кабелей со стирофлексной изоляцией были повышены настолько, что по каждому каналу можно было вести передачу 120 телефонных разговоров на частотах до 552 кГц.
Параллельно с разработкой и развитием новых пластмасс в области кабелей связи проводились работы по замене этими материалами оболочек кабелей из дефицитного и тяжелого свинца. Переход на пластмассовые оболочки сопровождался заменой гигроскопичной бумажной изоляции в основном на полиэтиленовую и частично на изоляцию из поливинилхлоридного пластиката. Результатом широкого внедрения пластмасс явилась организация под руководством ВНИИКП производства городских телефонных кабелей на заводах «Ташкенткабель», КЗКС, «Одесскабель», «Электрокабель» (г. Кольчугино). Революционным шагом в организации высокопроизводительного производства таких кабелей стало создание и внедрение в промышленность полуавтоматических линий по изготовлению жил телефонных кабелей с пластмассовой изоляцией, первая из которых, разработанная ВНИИКП, начала эксплуатироваться на КЗКС в 1961 г. Следует отметить, что в 60–70-е годы на базе полученного опыта была создана целая гамма полуавтоматических линий подобного назначения, в том числе для изготовления жил не только телефонных, но и сигнально-блокировочных, шахтных, контрольных кабелей, установочных проводов и т.д.
В начале 80-х годов на заводе «Одесскабель» финской фирмой «Нокиа» совместно с ВНИИКП было организовано первое в мире автоматическое производство городских телефонных кабелей в сочетании с автоматическим складированием полуфабрикатов и готовой продукции.
В эти же годы на смену традиционным кабелям связи приходят волоконно-оптические [10.40]. В этих кабелях взамен медных жил используются кварцевые волокна, способные передавать на дальние расстояния огромные объемы информации. В 1985 г. в СССР был создан, а в 1987 г. реорганизован межотраслевой научно-технический комплекс (МНТК) «Световод», головной организацией которого стало научно-производственное объединение «ВНИИКП». Научным руководителем МНТК «Световод» был лауреат Нобелевской премии, академик A.M. Прохоров. На заводах в г. Гусь-Хрустальный и С.-Петербург удалось организовать производство заготовок для оптического волокна, а на кабельных заводах «Электропровод», «Одесскабель», «Севкабель», «Экспокабель» и ОКБ КП (г. Мытищи) — производство оптического волокна для кабелей волоконно-оптической связи внутри городов, областей и магистральных систем связи, в также волоконно-оптических кабелей специального назначения. Эти кабели предназначались для работы на длинах волн 850, 1300 и 1550 нм, в том числе со смещенной дисперсией. В целом эти кабели (так называемого второго поколения) соответствовали предъявляемым в то время требованиям, и с 1986 г. объем их производства ежегодно увеличивался примерно вдвое. После распада СССР при переходе к рыночной экономике, сопровождавшемся гиперинфляцией, производство оптических кабелей в первый же год упало на 40% и сохранилось практически только на заводе «Электропровод». Однако затем это производство начало вновь интенсивно развиваться, и в 1997–1998 гг. было организовано производство волоконно-оптических кабелей на заводах «Москабельмет», «Воронежтелекабель» (г. Воронеж), в «Самарской кабельной компании» и на фирме «Оптика-кабель» (г. Москва).
Рис. 10.7. Магистральные и зоновые волоконно-оптические кабели связи
1 — оптическое волокно; 2, б — гидрофобный заполнитель; 3, 5 — полимерная трубка; 4 — центральный силовой элемент; 7 — скрепляющая лента; 8 — полиэтиленовая защитная оболочка; 9 — броня из стальных проволок; 10 — наружная оболочка кабеля
В России в настоящее время выпускаются волоконно-оптические кабели различных конструкций. Основные конструкции имеют в своем составе, как правило, шесть-восемь модулей с оптическим волокном, скрученных вокруг центрального силового элемента из стеклопластика или стального троса. Каждый модуль может содержать не только одно, но и большее число волокон. Кабели должны иметь требуемый заказчиком уровень затухания, в частности не более 0,22 дБ/км на длине волны 1550 нм, а также иметь герметизацию по всем элементам. Типичная конструкция волоконно-оптических кабелей для зоновых и магистральных линий связи показана на рис. 10.7.
В последние годы в мире интенсивно развивается производство оптических кабелей, применяемых для подвески на линиях электропередачи. Эти кабели имеют различную конструкцию, но чаще всего используется ввод оптического кабеля в грозотрос (рис. 10.8). Однако в ряде диапазонов частот продолжают широко применяться традиционные кабели связи и передачи информации, и замена их на волоконно-оптические кабели либо планируется в будущем, либо проблематична.
Так, в конце 70-х годов ВНИИКП была создана серия гофрированных эллиптических волноводов для передачи электромагнитной энергии СВЧ-диапазона частот, производство было организовано на заводе «Экспокабель» [10.41]. Такие металлические гофрированные волноводы (рис. 10.9) применяются в различных радиотехнических устройствах, в системах радиорелейной, космической и тропосферной связи. Применение гибких эллиптических волноводов позволило существенно улучшить параметры фидерных трактов дециметрового, сантиметрового и миллиметрового диапазонов волн. Гибкие эллиптические волноводы продолжают выпускаться АО «Экспокабель» в г. Подольске.
Рис. 10.8. Волоконно-оптический кабель для подвески на линиях электропередачи
1 — центральный силовой элемент; 2 — оптическое волокно (свободной укладки); 3 — гидрофобный заполнитель; 4 — полимерная трубка; 5 — броня из стальных и алюминиевых проволок
Важное место среди различных типов кабельной продукции занимают до сих пор радиочастотные кабели, начало создания которых было положено в 1938–1940 гг., когда на заводе «Севкабель» впервые были изготовлены коаксиальные кабели с изоляцией из фарфоровых колпачков. Появление новых электроизоляционных материалов, таких как полиэтилен, обладающий высокими диэлектрическими и технологическими характеристиками, знаменовало своего рода революционный переворот в области производства коаксиальных кабелей. Уже в годы Великой Отечественной войны была разработана первая серия радиочастотных кабелей с полиэтиленовой изоляцией для радиолокационных установок, а после окончания войны в ОКБ КП под руководством Т.М. Орловича была создана широкая гамма радиочастотных кабелей, в том числе нагревостойких, миниатюрных, нагревостойких импульсных и т.д. Отдельную группу радиочастотных кабелей составили фазостабильные кабели, которые сохраняют свои характеристики как при тепловых воздействиях, так и при воздействии других эксплуатационных факторов. Важным моментом в усовершенствовании радиочастотных кабелей явилось применение для их изоляции фторопластов, позволяющих эксплуатировать кабели вплоть до температур порядка 250 °С.
Рис. 10.9. Общий вид гибкого эллиптического волновода
Одним из наиболее старых производств в кабельной промышленности является производство гибких кабелей и проводов с применением резин. Такие производства существовали на всех кабельных заводах еще до революции, а затем после появления новых классов каучуков и других ингредиентов резиновых смесей заняли постоянные позиции в промышленности. Кабели с резиновой изоляцией и оболочкой незаменимы в угольной и горнорудной промышленности, судостроении, в бытовой технике, медицине, при проведении строительных работ, в сельском хозяйстве. Первые кабели такого типа основывались на использовании натурального каучука, а по мере создания синтетических каучуков происходила не только замена ими натурального каучука, но и существенно расширялась номенклатура выпускаемой продукции.
Особое внимание уделялось созданию шахтных кабелей, и пионером в этой области является киевский завод «Укркабель». Затем уже после окончания войны центр работ по шахтным кабелям переместился в Сибирь, где Томский НИИКП (сейчас ТомНИКИ) и завод «Том-кабель» создали новые серии кабелей для бурильного инструмента и для опережающего отключения. Внедрение в производство кабелей с использованием гибких электропроводящих экранов привело к существенному повышению уровня электробезопасности в шахтах.
На заводе «Камкабель» выпускаются высоковольтные экскаваторные кабели с изоляцией на основе этилен-пропиленовой резины на напряжение 6 кВ. Эти кабели имеют экраны, жилы больших сечений, обладают повышенным сроком службы в тяжелых условиях эксплуатации, например при добыче угля открытым способом.
В судостроении, несмотря на появление в последние годы широкой гаммы кабелей с пластмассовой изоляцией и оболочкой, кабели с применением резины во многих случаях остаются неизменными, и их выпуск успешно освоен на таких крупнейших заводах, как «Азовкабель», «Амуркабель», «Рыбинсккабель». Применение для изоляции судовых кабелей кремнийорганической резины, не распространяющей горение, позволило резко снизить вероятность возникновения пожаров на судах. Особо следует отметить исключительную надежность судовых кабелей с такой изоляцией: даже в случае возникновения пожара кабели позволяют энергетической системе на судне функционировать в течение 6 ч, что дает возможность ликвидировать очаг загорания и доставить судно в ближайший порт [10.42].
Существенным моментом в развитии производства кабелей и проводов с применением резин стала принципиально новая технология их производства, объединяющая в одном агрегате целый ряд технологических операций: наложение резиновой смеси на токопроводящие жилы, вулканизация резиновой смеси, непрерывное испытание резиновой изоляции или оболочек. Первый агрегат непрерывной вулканизации был пущен в эксплуатацию в 1950 г. на заводе «Севкабель», затем такие агрегаты были установлены на заводе «Электропровод». В настоящее время на кабельных заводах бывшего СССР эксплуатируется более 200 агрегатов (кабельных линий) непрерывной вулканизации.
Важную роль сыграли кабели с применением резин в освоении нефтегазового комплекса (страны. Эти кабели являются неотъемлемой частью систем, используемых для поиска нефти и газа и геофизической разведки, бурения скважин, добычи нефти и газа. С 1948 г. эти работы были сосредоточены в Ташкентском отделении НИИКП (сейчас НПО «Электросигнал») и на заводе «Ташкенткабель». В 80-е годы центр исследовательских работ переместился во ВНИИКП [10.43]. Вплоть до 1983–1984 гг. на отдельных скважинах продолжалась эксплуатация кабелей с резиновой изоляцией и оболочкой, применяемых для питания погружных нефтенасосов. Однако по мере расширения районов нефтедобычи, в том числе с повышенным содержанием газа и высокоагрессивных элементов в нефти, начали проявляться и существенные недостатки таких кабелей: повышенная скорость старения изоляции и разрывы оболочек при десорбции поглощенного газа. Поэтому начали выпускать кабели с изоляцией из полиэтилена высокой плотности («Подольсккабель», «Ереванкабель», «Ташкент-кабель»). Были созданы новые производства этих кабелей на заводах «Кавказкабель» (г. Прохладный) и в АО «Сибкабель», а также на ряде специализированных предприятий у конечных потребителей кабелей для питания погружных нефтенасосов.
Развитие отечественного электромашино-, электроаппарато- и приборостроения неразрывно связано с прогрессом в производстве обмоточных проводов, наиболее прогрессивной группой которых являются эмалированные провода. Начало этого производства в 1925–1931 гг. было связано с заводами «Севкабель», «Москабель», «Укркабель». В то время для эмалирования проволоки применялись лаки на асфальтово-масляной основе. Такая изоляция имела ряд недостатков, и интенсивная работа по созданию высокопрочных синтетических эмаль-лаков привела в послевоенные годы к созданию широкой гаммы эмалированных проводов с температурным индексом от 105 до 220 °С. Эта работа проводилась во ВНИИКП под руководством В.А. Привезенцева. Активное участие в этой работе принимали ВЭИ и ведущие кабельные заводы России — «Микропровод» (г. Подольск), «Москабель», «Сибкабель», «Камкабель»; Молдавии — «Молдавкабель» и Литвы — «Литкабель».
Этапы создания важнейших новых синтетических эмаль-лаков: 1946–1948 гг. — поливинилацеталевые; 1955–1956 гг. — полиуретановые; 1952–1962 гг. — полиэфирные; 1966–1967 гг. — полиимидные; 1969–1970 гг. — полиэфиримидные; 1975–1976 гг. — полиэфирциану ратимидные; 1980–1982 гг. — полиамиимидные. Параллельно разрабатывались новые типа эмалированных проводов с изоляцией на основе этих лаков, в том числе с двойной, позволяющей сочетать преимущества различных типов эмалевых покрытий. Среди наиболее прогрессивных типов эмалированных проводов, разработанных ВНИИКП, следует выделить провода с фреоностойкой изоляцией, предназначенные для механизированной намотки статоров компрессоров холодильных агрегатов в среде фреонов и холодильных масел, а также нагревостойкие провода для механизированной намотки электродвигателей единой серии.
Для применения в приборостроении и радиотехнической промышленности были созданы провода с полиуретановой изоляцией, облуживаемые оловом и его сплавами без предварительной зачистки эмалевого покрытия. Базовым заводом для производства таких проводов стал завод «Микропровод» в г. Подольске.
Важное значение для развития отечественной телевизионной промышленности и радиотехники имело создание эмалированных проводов с дополнительным термопластичным слоем. Эти провода нашли широкое применение для изготовления каркасных и бескаркасных катушек телевизоров, радиоприемников и измерительных приборов. При нагревании дополнительное термопластичное покрытие расплавляется и склеивает витки намотанных катушек без применения пропитывающих лаков, зачастую повреждающих эмалевую изоляцию.
Нельзя не отметить огромную работу, выполненную ВНИИКП под руководством Е.Я. Шварцбурда по созданию в послевоенные годы серии оборудования для производства эмалированных проводов. Сотни эмаль-агрегатов были смонтированы и пущены в эксплуатацию на многих кабельных заводах России и других республик бывшего СССР, а затем устаревшее оборудование планомерно заменялось более современным и высокопроизводительным. В конце 60-х — начале 70-х годов наступил новый этап технологического развития, когда во всем мире внимание было акцентировано на решении экологических проблем. Поэтому оборудование для производства эмалированных проводов было оснащено устройствами для каталитического дожигания газов, отходящих от печей эмаль-агрегатов. В результате дожигания газы, выделяющиеся в печах, превращались в углекислый газ и воду.
Следует остановиться на обмоточных проводах с пленочной изоляцией, применяемых для обмоток электродвигателей погружных насосов, которые пришли на смену обычным штанговым насосам, ранее применявшимся для добычи воды из артезианских скважин, нефти, перекачки нефтепродуктов и других жидких материалов. Такие провода в процессе эксплуатации соприкасаются с перекачиваемой жидкостью, а условия работы электродвигателя в скважине небольшого диаметра требуют изготовления обмотки методом многократной протяжки провода, что приводит к необходимости обеспечения исключительно высокой механической прочности изоляции. Кроме того, в связи с освоением месторождений в Западной Сибири, Казахстане и на севере европейской части России, ростом глубины залегания нефти и температуры окружающей среды непрерывно возникали требования по повышению рабочих температур обмотки электродвигателей.
Поэтому ВНИИКП были разработаны обмоточные провода с изоляцией из пленок фторопласта-4, а затем из полиимиднофторопластовых пленок, обладающих высокой нагревостойкостью (до 200 °С), высокой механической прочностью и стойкостью к действию агрессивных жидкостей.
Среди оригинальных технологических процессов, знаменующих собой переворот в производстве кабельной продукции, нельзя не назвать радиационное модифицирование изоляции путем введения в материалы ряда добавок и последующего облучения на ускорителях электронов [10.44]. Эти работы планомерно ведутся с 1957 г. в тесном содружестве ВНИИКП, Научно-исследовательского физико-химического института им. Л.Я. Карпова и Института ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения РАН. Электронно-лучевая технология производства кабельной продукции базируется на научных и инженерных решениях четырех ключевых проблем.
Прежде всего на основе принципов термостабилизации радиационно-сшитых полимеров были разработаны рецептуры электроизоляционных, электропроводящих и шланговых композиций, обладающих длительной работоспособностью при температурах выше 105 °С и повышенной радиационной стойкостью. Затем были созданы ускорители электронов — источники излучения, предназначенные для промышленной эксплуатации. Третьим этапом явилось создание специального технологического оборудования, транспортирующего обрабатываемое кабельное изделие через выведенный в атмосферу пучок электронов и формирующего зону облучения. И, наконец, была разработана совместно с Дзержинским филиалом ВНИИОГАЗ система очистки вентиляционных выбросов из помещений, где расположены ускорители электронов, исключающая попадание образующихся озона, оксидов азота и других токсичных продуктов в окружающую среду.
На основе новой технологии были разработаны и внедрены в производство различные типы авиационных и монтажных проводов, судовых кабелей, кабелей для атомных электростанций с облученной изоляцией. В настоящее время на шести заводах («Экспокабель», «Подольсккабель», «Уфимкабель» — Россия; «Азовкабель» — Украина; «Беларуськабель» — Белоруссия; «Молдавизолит» — Молдавия) успешно эксплуатируются 16 радиационно-технологических линий на базе ускорителей электронов.
В кабельной промышленности России всегда активно прорабатывались и затем реализовывались идеи, которые современникам казались фантастическими. Одна из таких идей — использование явления сверхпроводимости в кабельной технике. Сверхпроводящие провода, разработанные ВНИИКП и выпускаемые АО «Экспокабель», уже сейчас находят широкое применение в уникальных физических и электротехнических установках. В будущем сверхпроводящие кабели будут использоваться для передачи на большие расстояния. Уже в 70-е годы в кабельной промышленности была создана опытно-промышленная база, обеспечивающая как производство кабельной продукции, так и ее всесторонние испытания при температурах до температур жидкого гелия (4,2 К) в сильных магнитных полях (до 12 Тл) и при протекании мощных токов (до 100 кА). В 1980 г. ВНИИКП совместно с фирмой «Кабель металл электро» (Германия) была изготовлена первая в мире 50-метровая модель сверхпроводящего кабеля на напряжение 110 кВ (рис. 10.10) с гофрированными медными оболочками с использованием в качестве сверхпроводника NbSn [10.45].
С открытием высокотемпературной сверхпроводимости начаты исследования в области разработки сверхпроводящих проводов на основе оксидов редкоземельных элементов.
Кабельная промышленность и ее научно-технические центры располагают всем необходимым для активного участия в развитии электроэнергетики и электротехники в XXI в.
Рис. 10.10. Сверхпроводящий кабель на напряжение 110 кВ
Научно-технический центр кабельной промышленности России (АО «ВНИИКП») планирует выполнять разработки новых конструкций кабельных изделий и технологии их изготовления, специализированного оборудования, новых материалов для кабельного производства, активно работать в зоне сертификации и стандартизации. Особое внимание будет уделяться прогрессивным решениям в области оптических кабелей, включая кабели для компьютерных сетей, кабелям и проводам с использованием явления высокотемпературной сверхпроводимости, высоковольтным силовым кабелям, решению экологических проблем кабельного производства.
10.1. История энергетической техники СССР. Т. 2. Электротехника. М.: Госэнергоиздат, 1957.
10.2. Электротехническая промышленность СССР. М: Информстандартэлектро, 1967.
10.3. Тареев Б.М. Электротехнические материалы. М: Госэнергоиздат, 1947.
10.4. Шарле Д.Л. Памятные даты в истории электротехники // Контакты. 1996. № 12 (72).
10.5. Советский энциклопедический словарь. М.: Советская энциклопедия, 1989.
10.6. Советская энциклопедия. М.: Советская энциклопедия, 1987.
10.7. Штофа Я. Электротехнические материалы. М: Энергоатомиздат, 1984.
10.8. Окадзаки К. Технология керамических диэлектриков. М.: Энергия, 1976.
10.9. Технология производства электроизоляционных материалов и изделий / О.В. Бобылев, Н.В. Никулин, П.В. Русаков и др. М.: Энергия, 1977.
10.10. Технология электрокерамики / Г.Н. Масленникова, Ф.Я. Харитонов, Н.С. Костюков и др.; Под ред. Г.Н. Масленниковой. М.: Энергия, 1974.
10.11. Августник А.И. Керамика. Л.: Стройиздат, 1975.
10.12. Химическая технология керамики и огнеупоров / Под ред. П.П. Будникова. М.: Стройиздат, 1972.
10.13. Поляков А.А. Технология керамических радиоэлектронных материалов. М.: Радио и связь, 1989.
10.14. Техника высоких напряжений / Под ред. Б.И. Угримова. Вып. 2. М.: Промстройиздат, 1924.
10.15. Качалов Н.Н. Фарфор и его изготовление. М.: Пром строй издат, 1927.
10.16. Панов А.Д. Производство фарфора. М.: Пром строй издат, 1929.
10.17. Апраксин А.И., Ильин И.И. Изоляторы для установок высокого напряжения. М.: Госэнергоиздат, 1935.
10.18. Производство фарфоровых изоляторов / В.А. Шевченко, И.А. Дорошев и др. М.: Госэнергоиздат, 1941.
10.19. Технология керамических изделий / П.П. Будников, А.С. Бережной, Г.Н. Масленникова и др. М.: Стройиздат, 1946.
10.20. Безбородое М.А. Выдающийся русский керамик XVIII в. Д.И. Виноградов // Стекло и керамика. 1948. № 5.
10.21. Михайлов В.В. Расчет и конструирование высоковольтной аппаратуры. М.: Госэнергоиздат, 1951.
10.22. Barret W.R, Brown W., Hadfield R.A. Researches on the electrical conductivity and magnetic properties of upwards of one hundred alloys of iron // J.IEE. 1902. T. 31. P. 574–729.
10.23. Аркадьев B.K. Электромагнитные процессы в металлах. М.: Госэнергоиздат, 1935.
10.24. Белов К.П. Магнитные превращения. М.: Физматгиз, 1959.
10.25. Акулов Н.С. Ферромагнетизм. М., 1938.
10.26. Кондорский Е.И. Зонная теория магнетизма. М.: Наука, Ч. 1, 1976. Ч. 2, 1977.
10.27. Сноек Я. Исследования в области новых ферромагнитных материалов. М.: Изд-во иностранной литературы, 1949.
10.28. Бозорт P.M. Ферромагнетизм. М.: Изд-во иностранной литературы, 1956.
10.29. Вонсовский С.В. Магнетизм. М.: Наука, 1971.
10.30. Смоленский Г.А., Леманов В.В. Ферриты и их техническое применение. Л.: Наука, 1975.
10.31. Яковлев Ю.М., Генделев С.Ш. Монокристаллы ферритов в радиоэлектронике. М.: Советское радио, 1975.
10.32. Хек К. Магнитные материалы и их техническое применение. М.: Энергия, 1973.
10.33. Преображенский А.А., Бишард Б.Г. Магнитные материалы и элементы. М.: Высшая школа, 1986.
10.34. Займовский А.С., Чудновская Л.А. Магнитные материалы. М.: Госэнергоиздат, 1957.
10.35. Развитие электротехники в СССР. М.: ЦИНТИприборэлектропром, 1962.
10.36. Ламан Н.К., Белоусова А.Н., Кречетни-кова Ю.И. Заводу «Электропровод» 200 лет. М.: Энергоатомиздат, 1985.
10.37. Русский кабельный. 100 лет Акционерному обществу «Москабельмет». 1895–1995. М.: Наука, 1995.
10.38. Ларина Э.Т. Силовые кабели и высоковольтные кабельные линии. М.: Энергоатомиздат, 1996.
10.39. Электротехническая промышленность СССР. М.: Информэлектро, 1977.
10.40. Акопов С.Г., Мещанов Г.И., Пешков И.Б. Конструирование и производство оптических кабелей в России // Кабельная техника. 1997. № 12, 13 (250, 251). С. 29–34.
10.41. Пешков И.Б., Шолуденко М.В. Перспективы развития кабелей связи с медными жилами и гибких волноводов // КабельЙая техника. 1997. № 12, 13 (250, 251). С. 35–38.
10.42. Перспективные направления производства кабелей с применением эластомерных композиций / А.Г. Григорьян, В.А. Михлин, Т.А. Меркулова, В.Н. Волошин, Г.С. Козлова, Р.Г. Левит, В.В. Столбов // Кабельная техника. 1997. № 12, 13 (250,251). С. 25–28.
10.43. Кабельная продукция для нефтегазового комплекса / А.А. Гнедин, А.Г. Григорьян, Я.З. Месенжник, Г.И. Мещанов, Г.Г. Свалов // Кабельная техника. 1997. № 12, 13 (250,251). С. 71–77.
10.44. Технология производства проводов и кабелей с облученной изоляцией: состояние и перспективы / Э.Э. Финкель, Г.И. Мещанов, Е.И. Миронов, В.Л. Ауслендер, Р.А. Салимов, Г.А. Спиридонов // Кабельная техника. 1997. № 12, 13 (250, 251). С. 71–77.
10.45. Силовые кабели с использованием явления сверхпроводимости / В.Е. Сытников, ГГ. Свалов, Г.И. Долгошеев, Д.И. Белый // Кабельная техника. 1997. № 12, 13 (250, 251). С. 17–24.
Данный текст является ознакомительным фрагментом.
Продолжение на ЛитРес
Читайте также
Силовые кабельные линии
Силовые кабельные линии Вопрос. Что входит в объем испытаний силовых КЛ?Ответ. В объем испытаний входит:проверка целостности и фазировки жил кабеля;измерение сопротивления изоляции;испытание повышенным напряжением выпрямленного тока;испытание напряжением переменного
Глава 2.3. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ НАПРЯЖЕНИЕМ до 500 кВ
Глава 2.3. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ НАПРЯЖЕНИЕМ до 500 кВ Область применения Вопрос. На какие КЛ распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на кабельные силовые линии до 500 кВ, на линии выполняемые контрольными кабелями и кабелями связи
Электропроводки и кабельные линии
Электропроводки и кабельные линии Вопрос. С учетом каких факторов должны выполняться внутренние электр опр ов одки?Ответ. Должны выполняться с учетом следующего:электроустановки разных организаций, обособленных в административно-хозяйственном отношении,
Электропроводки, токопроводы и кабельные линии
Электропроводки, токопроводы и кабельные линии Вопрос. Возможно ли во взрывоопасных зонах применение неизолированных проводников, в том числе токопроводов к кранам, талям и т. п.?Ответ. Их применение во взрывоопасных зонах любого класса запрещается (7.3.92).Вопрос. Какие
Электропроводки, токопроводы, воздушные и кабельные линии
Электропроводки, токопроводы, воздушные и кабельные линии Вопрос. Какие покров и оболочку должны иметь кабели и провода в пожароопасных зонах любого класса?Ответ. Должны иметь покров и оболочку из материалов, не распространяющих горение. Применение кабелей с горючей
Кабельные линии
Кабельные линии Вопрос. Как могут укладываться переносные КЛ напряжением до 10 кВ, питающие электроэнергией непрерывно двигающиеся или периодически передвигаемые в течение одного сезона машины?Ответ. Могут укладываться непосредственно на поверхности залежи. При этом
Оформление чеканного изделия
Оформление чеканного изделия После того как будут готовы рисунок и рельеф на чеканном изделии, надо позаботится о его внешнем виде. Края чеканки надо обрезать в соответствии с задуманными размерами. Затем края изделия загнуть со всех сторон и тщательно отшлифовать,
Декоративные изделия из стекла
Декоративные изделия из стекла Из горячего стекла можно выполнить разнообразные украшения: серьги, кулоны, броши, браслеты. Изготавливают их тем же способом, что и описанные выше изделия из стекла. При этом можно использовать накладное, глушеное стекло. Украсить его
1.8.40. Силовые кабельные линии
1.8.40. Силовые кабельные линии Вопрос 157. Как производится измерение сопротивления изоляции силовых кабельных линий?Ответ. Производится мегаомметром на напряжение 2,5 кВ. Для силовых кабелей до 1 кВ сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. Для силовых каблей выше 1
Глава 2.3. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 500 КВ
Глава 2.3. КАБЕЛЬНЫЕ ЛИНИИ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 500 КВ Область применения, определения Вопрос 72. На какие кабельные линии распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на кабельные силовые линии до 500 кВ, на линии, выполняемые контрольными кабелями и кабелями
4.13. Декоративная отделка чеканного изделия
4.13. Декоративная отделка чеканного изделия После того как чеканка пластины будет закончена, переходят к отделке ее поверхности. Художественная отделка чеканного изделия – очень важный этап работы. Он определяет в большей степени выразительность всей композиции. Цвет
Глава 10. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
Глава 10. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ 10.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ Материалы в развитии цивилизации всегда играли очень важную роль. Известный американский ученый А. Хиппель высказал мнение, что историю цивилизации можно описать как смену используемых человечеством
1.1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ
1.1. СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ И ИЗДЕЛИЯ Строительные материалы и изделия, применяемые при строительстве линий электропередачи, должны соответствовать проектной документации, государственным стандартам (ГОСТ) и техническим условиям (ТУ) на их изготовление. Соответствие
6.2. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ
6.2. КОМПЛЕКТУЮЩИЕ ИЗДЕЛИЯ 6.2.1. Рукава Рукава резиновые напорно-всасывающие (ГОСТ 5398—76*) предназначены для всасывания и нагнетания различных газов и жидкостей; по назначению их подразделяют на пять классов: Б – для керосина, бензина, дизельных и реактивных топлив, мазута,