Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Анализ существующей технологии производства термоусаживаемых изделий и их характеристик 10
1.1. Анализ существующих разработок и пути совершенствования технологии производства термоусаживаемых кабельных изделий 10
1.1.1. Современные термоусаживаемые изделия: свойства и технология 12
1.1.2. Анализ применяемых материалов при изготовлении термоусаживаемых кабельных изделий 16
1.1.3. Влияние технологии изготовления и сравнительные характеристики термоусаживаемых кабельных изделий 22
1.2. Требования к термоусаживаемым кабельным изделиям, в том числе к кабельной арматуре 30
1.2.1. Физико-механические и термодинамические требования к термоусаживаемым кабельным изделиям и пути их реализации 30
1.2.2. Вопросы пожаробезопасности термоусаживаемых кабельных изделий, используемых в составе кабельной арматуры 35
Глава 2. Исследование материала для термоусаживаемых кабельных изделий с повышенными характеристиками и моделирование степенипожаробезопасности 43
2.1. Исследования и методы оценки пожаробезопасности термоусаживаемых кабельных изделий 43
2.2. Особенности старения термоусаживаемых изделий с повышенной степенью пожаробезопасности 48
2.3. Физико-техническое моделирование с целью разработки материалов с повышенной степенью пожаробезопасности для термоусаживаемых кабельных изделий
2.4. Разработка рецептур новых материалов и исследование их свойств 60
Глава 3. Технология изготовления термоусаживаемых изделий и ее особенности 63
3.1. Экструзия термоусаживаемых кабельных изделий и усовершенствование переработки наполненных материалов 63
3.2. Исследование и определение дозы облучения и радиационной стойкости разработанных высоконаполненных материалов 74
3.3. Системы прогрева заготовки в линиях ориентирования 90
3.4. Разработка технологии ориентирования при производстве пожаробезопасных термоусаживаемых кабельных изделий и конструирование оснастки и технологического оборудования
3.4.1. Разработка конструкции установки ориентирования (раздува) 97
3.4.2. Вакуумные калибры (зона ориентирования) 100
3.4.3. Дополнительные устройства обеспечивающие реализацию технологии производства термоусаживаемых кабельных изделий 103
Глава 4. Внедрение новых пожаробезопасных изделий в состав кабельной арматуры 106
4.1. Применение пожаробезопасных термоусаживаемых изделий из высоконаполненных материалов в составе кабельных муфт 106
4.2. Реализация результатов работы. Оценка повышения надежности кабельных линий с использованием пожаробезопасной арматуры 114
Заключение 117
Список литературы
- Влияние технологии изготовления и сравнительные характеристики термоусаживаемых кабельных изделий
- Особенности старения термоусаживаемых изделий с повышенной степенью пожаробезопасности
- Исследование и определение дозы облучения и радиационной стойкости разработанных высоконаполненных материалов
- Реализация результатов работы. Оценка повышения надежности кабельных линий с использованием пожаробезопасной арматуры
Введение к работе
Актуальность темы. В связи с плотностью прокладки кабельных трасс и повышенными требованиями к пожаробезопасности объектов электроснабжения все используемые кабели изготавливаются с учетом современных норм нераспространения горения и пониженного газодымовыделения. Сложилась парадоксальная ситуация, когда в кабельных линиях пожаробезопасные кабели сочетались с арматурой, выполненной на базе стандартных горючих термоуса-живаемых изделий.
Повышенные требования к пожаробезопасности кабельных линий обуславливают необходимость создания кабельной арматуры, соответствующей требованиям пожарной безопасности, предъявляемым к самим кабелям.
До настоящего времени в РФ работа по созданию пожаробезопасной кабельной арматуры не производилась. При этом важнейшее место занимает технология производства пожаробезопасных термоусаживаемых изделий, являющихся основными элементами кабельной арматуры.
В этой связи производство концевых и соединительных кабельных муфт с использованием пожаробезопасных термоусаживаемых изделий, не распространяющих горение с пониженным газодымовыделением является актуальной задачей.
Целью диссертационной работы является:
создание пожаробезопасных термоусаживаемых кабельных изделий и кабельной арматуры повышенной пожаробезопасности, не содержащей галогенов с низким газодымовыделением, на их основе.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
проанализировать существующие технологии изготовления термоусажи-ваемых кабельных изделий, оценить трудности при работе с высокона-полненными полимерами и выбрать направления модернизации оборудования для достижения возможности выпуска термоусаживаемых изделий из высоконаполненных пожаробезопасных композиций;
провести анализ методов оценки пожаробезопасности материалов и разработать перечень критериев и методов для определения степени пожа-робезопасности электроизоляционной композиции для термоусаживае-мых кабельных изделий;
исследовать свойства используемых для композиций повышенной пожа-робезопасности антипиренов; выбрать оптимальные рецептуры электроизоляционной композиции для термоусаживаемых кабельных изделий, используя физико-техническое моделирование;
изучить влияние ионизирующего облучения при производстве пожаробезопасных высоконаполненных термоусаживаемых кабельных изделий и определить оптимальную дозу облучения;
провести анализ оборудования, используемого при производстве высоко-наполненных термоусаживаемых изделий, с целью модернизации ответственных узлов и агрегатов для выпуска термоусаживаемых кабельных изделий из высоконаполненных пожаробезопасных композиций; - сконструировать кабельную арматуру с использованием пожаробезопасных термоусаживаемых кабельных изделий;
Научная новизна состоит в следующем:
-
Проведена оптимизация технологии радиационного облучения высоко-наполненных термоусаживаемых изделий на основе анализа, учитывающего влияние степени наполнения материала на технологические режимы радиационного облучения.
-
Выполнен тепловой расчет нагрева массы заготовки термоусаживае-мых изделий и проанализировано распределение температуры при использовании технологии раздува. Проведена оптимизация технологических параметров процесса.
-
Определены основные факторы, влияющие на технологию производства термоусаживаемых изделий из высоконаполненных материалов на всех технологических переделах и позволившие усовершенствовать эту технологию.
-
Разработаны критерии определения степени пожаробезопасности специальных композиций для термоусаживаемых кабельных изделий.
-
Сконструирована кабельная арматура повышенной пожаробезопасно-сти, не содержащая галогенов с низким газодымовыделением на базе разработанных термоусаживаемых изделий.
Практическая значимость работы. Разработаны новые узлы и механизмы технологического оборудования для переработки высоконаполненных материалов для термоусаживаемых изделий.
Разработаны и внедрены новые конструкции пожаробезопасных концевых и соединительных муфт для силовых и контрольных кабелей напряжением до 1 кВ и 6 кВ, используемых на АЭС.
Модернизация оборудования для ионизационной модификации полимеров и для раздува термоусаживаемых трубок позволила перерабатывать заготовки термоусаживаемых изделий всех типов, увеличить скорость на 40% без дополнительных энергозатрат, повысить качество изготавливаемых кабельных изделий.
Результаты работы используются в учебном процессе при подготовке специалистов.
Методы исследования. Для решения поставленных в работе задач использовались: основы радиационной технологии, методы теории термодинамики, методы компьютерного моделирования течения расплава (SolidWors/MoldFlow), методы линейной аппроксимации полученных экспериментально нелинейных характеристик.
Реализация и внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы реализованы в виде конструкций концевых муфт ПКВК и ПКВ для атомных станций по ТУ 16.К71-418-2010, согласованным с АО «Атомэнер-гопроект» и ОАО Нижегородская инжиниринговая компания «Атомэнергопро-ект» (АО «НИАЭП»). Получен патент на полезную модель.
Освоено промышленное производство комплектов концевых муфт для контрольных и силовых кабелей, и в настоящее время более 50000 таких муфт эксплуатируется на атомных станция России и за рубежом. В дальнейшем такую арматуру планируется использовать на объектах метрополитена, нефтегазового комплекса и объектах с массовым пребыванием людей.
Основные положения, представляемые к защите:
-
Результаты анализа и физико-технического моделирования зависимости концентрации наполнителя-антипирена на кислородный индекс (КИ) и физико-механические свойства материала для производства пожаробезопасных термоусаживаемых кабельных изделий;
-
Аналитическое обоснование и практическое подтверждение расчета дозы ионизационного облучения для высоконаполненных термоусаживаемых кабельных изделий;
-
Расчет распределения тепла при прогреве заготовки термоусаживаемых кабельных изделий для оптимального подбора технологического режима ориентирования (раздува);
-
Компьютерное моделирование течения массы в каналах угловой экс-трузионной головки для расчета и конструирования оптимального профиля рассекателя и инструмента.
5. Конструкция концевой арматуры для силовых и контрольных кабелей используемых на АЭС с применением пожаробезопасных безгалогенных тер-моусаживаемых кабельных изделий.
Достоверность. Проведена проверка физико-технической модели выбора рецептуры пожаробезопасного материала для термоусаживаемых изделий путем сравнения результатов моделирования с данными измерений, полученными при проведении испытаний композиции (определение Кислородного индекса (КИ), относительного удлинения до разрыва). Модель удовлeтворительно согласуется с экспeримeнтальными данными.
Достоверность расчета оптимальной скорости движения заготовки тер-моусаживаемой трубки в установках прогрева при ориентировании подтверждена экспериментально при производстве. Полученные данные легли в основу технологических режимов.
Результаты испытаний разработанных конструкций арматуры для силовых и контрольных кабелей с применением пожаробезопасных термоусаживае-мых изделий подтверждают достоверность комплекса исследований проведенных в работе.
Личный вклад автора. Научные результаты и практические данные, представленные в диссертационной работе, получены соискателем самостоятельно и в коллективе под руководством автора при его непосредственном участии. Также автор участвовал в проектировании, расчете и изготовлении всех модернизированных узлов, упомянутых в данной работе.
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались:
на конференции в рамках международной выставки на ВДНХ «CityBild 2009» «Пожаробезопасная арматура для кабелей на АЭС».
на научно-техническом семинаре международной ассоциации «Электрокабель», 2009 г.
на научном семинаре кафедр «Электроэнергетика транспорта» и «Электропоезда и локомотивы», РУТ (МИИТ), 2016 г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано и представлено: в изданиях по перечню ВАК РФ – 2 работы; получено 3 патента на полезную модель.
Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, содержащих исследование и результаты работы, за-
ключения и списка литературы из 80 наименований. Материал изложен на 116 страницах текста, иллюстрирован 44 рисунками и включает 20 таблиц.
Влияние технологии изготовления и сравнительные характеристики термоусаживаемых кабельных изделий
В производстве кабелей с пластмассовой изоляцией используются различные полимерные материалы, свойства которых постоянно улучшаются в зависимости от новых требований со стороны потребителей кабельных изделий. Многие из серийных базовых композиций успешно использовались для производства термоусаживаемых кабельных изделий. Для повышения физико-механических свойств создавались композиции с использованием сополимеров этилена с винилацетатом (в отечественной практике Сэвилена [24]). С развитием научно-технического прогресса и роста требований к термоусаживаемым кабельным изделиям в различных областях применения производители стали создавать специальные композиции на базе полиолефинов с большим количеством наполнителей в зависимости от требуемых характеристик. Одновременно были разработаны технологии производства термоусаживаемых изделий на основе фторполимеров с повышенными температурными эксплуатационными характеристиками.
К концу 20-го века стала актуальной проблема обеспечения пожаробезопасности объектов. В связи с этим появилась целая линейка кабелей, не распространяющих горение, и вслед за ней - термоусаживаемая кабельная арматура с аналогичными характеристиками. Разработаны самозатухающие композиции для производства термоусаживаемых кабельных изделий на основе полиэтилена низкого давления [25] или поливинилхлорида, удовлетворяющие требованиям стандарта [26] к проверке нераспространения горения кабельных изделий (стандарт допускает горение кабельной изоляции в течении 30 с после воздействия на нее пламени извне). Однако на начальном этапе не были регламентированы требования по газодымовыделению, выделению галогенов в процессе горения и тления и особенно по выделению токсичных веществ. Развитие атомной энергетики стимулировало создание новых материалов для термоусаживаемой кабельной арматуры, отвечающей требованиям эксплуатации в гермозоне атомных электростанций. Были разработаны радиационносшиваемые композиции полиэтилена с достаточными физико-механическими и электрическими свойствами, пониженной горючести, работоспособные при повышенных температурах и давлении [27]. Новые свойства композиций приобретаются за счет наполнения матрицы полимера различными добавками, что в свою очередь влияет на последующие процессы производства термоусаживаемых изделий (облучения и ориентации).
Радиационно-химические процессы в наполненных полиолефинах отличаются от таких же процессов в базовых полимерах. При этом роль наполнителей в процессе радиационного модифицирования структуры и свойств композиционных материалов на основе полиолефинов весьма многогранна [28; 29; 30; 31; 32].
Следует отметить двойственную функцию наполнителей при радиационном модифицировании кристаллизующихся полимеров. Во-первых, в зависимости от природы и концентрации наполнителей можно изменить молекулярную и надмолекулярную структуру полиолефинов до облучения таким образом, что последующий процесс радиационного модифицирования протекает с различной эффективностью и направленностью. Во-вторых, наполнитель непосредственно участвует в процессе радиационного модифицирования полимеров.
Таким образом, наполнители могут оказывать как ингибирующее, так и сенсибилизирующее действие на изменение кристаллической структуры полимера под облучением. Это происходит потому, что в таких системах в широком диапазоне изменяется соотношение между межмолекулярными и внутримолекулярными сшивками, степень дефектности кристаллической структуры и физико-механические характеристики. Поэтому принципиально возможно получать полимерные материалы с определенными свойствами, используя оптимальное сочетание поглощенных доз с концентрацией наполнителя.
Увеличение применения пожаробезопасных материалов и кабельных изделий во всех отраслях промышленности стало возможным с использованием антипиренов различных типов. Различные антипирены в виде добавок в композициях обусловливают различные характеристики готового изделия помимо пожаробезопасных свойств. Существует несколько типов антипиренов, из которых наиболее распространены галогенсодержащие, фосфоросодержащие и гидроксиды металлов.
Эффективность галогенсодержащих антипиренов возрастает в ряду фтор -хлор - бром - йод. Чаще всего в качестве антипиренов применяются хлор- и бромсодержащие соединения, так как они обеспечивают наилучшее соотношение цена/качество. Номенклатура и объём использования бромсодержащих антипиренов больше, чем хлорсодержащих. Бромсодержащие антипирены намного более эффективны, чем хлорсодержащие, так как продукты их горения менее летучи. Кроме того, хлорсодержащие антипирены выделяют хлор в широком интервале температур. Поэтому содержание хлора в газовой фазе низкое, а бромсодержащие антипирены разлагаются в узком интервале температур, обеспечивая таким образом оптимальную концентрацию брома в газовой фазе. Соединения фтора и йода не применяются в качестве антипиренов, так как соединения фтора малоэффективны, а соединения йода обладают низкой термостабильностью при переработке.
Хлорсодержащие антипирены содержат большое количество хлора и действуют в газовой фазе. Чаще всего используются в комбинации с оксидами сурьмы в качестве синергиста. Они относительно дешевы, обладают высокой светостабильностью, но требуется большое количество антипиренов данного типа для достижения желаемого класса пожаробезопасности. В целом данные антипирены менее термостабильны по сравнению с бромсодержащими и более
Особенности старения термоусаживаемых изделий с повышенной степенью пожаробезопасности
В общих чертах предлагаемый подход заключается в следующем. В качестве доминирующего процесса, приводящего к старению безгалогенной композиции с повышенной степенью пожаробезопасности, рассматривается термическое окисление полимерной основы композиции. Физическим методом оценки термоокислительной стабильности полимерной безгалогенной композиции для термоусаживаемых кабельных изделий служит дифференциальная сканирующая калориметрия (ДСК, проводят по ISO 11357-6), а измеряемой характеристикой -температура начала быстрого окисления Тно.
Метод ДСК позволяет также определить эффективную энергию активации окисления, вследствие чего отпадает необходимость в проведении длительного теплового старения материалов при нескольких температурах. При этом тепловое старение как элемент испытаний по оценке срока службы материала все же сохраняется, но проводится только при одной температуре - максимальной, выбираемой с учетом теплофизических свойств испытуемого материла. Для большинства сшитых полимерных безгалогенных композиций оптимальная температура испытаний находится в диапазоне 130-180"С. Тепловое старение проводится с целью установления характера изменения во времени основного показателя эксплуатационной пригодности материала, которым является относительное удлинение при разрыве. Однако в случае высоконаполненных безгалогенных композиций, содержащих неорганические наполнители, например антипирены и другие ингредиенты, это измерение осложняется тем, что при термическом распаде неорганических наполнителей полимерной композиции возникает эндотермический эффект, который суммируется с тепловым эффектом окисления полимерной основы. Для выделения термограммы окисления в чистом виде приходится проводить измерения кривых ДСК одного и того же образца в среде инертного газа и кислорода. По результирующей кривой окисления представляется возможным определить температуру начала окисления Тно. Для точной оценки значений Тн0 можно использовать специальную компьютерную программу обработки параметров кривой окисления, рекомендованную в [57; 58].
Для определения энергии активации окисления Еа необходимо знать значение Тно при бесконечно большой скорости нагрева образца. Основой для вычислений может служит система уравнений предложенная в [59]: (2.1) n — 0 1п04 о/Ао) где Ea - энергия активации окисления, кДж/моль; Е - энергия активации окисления для критической концентрации антиоксиданта, кДж/моль;Т температура начала окисления, К; Го -температура начала окисления при бесконечно большой скорости нагрева, К; ixp- интегральная экспонента второго порядка; b - константа для данного материала, К—1; Ао — исходная концентрация антиоксиданта, моль/кг; Лд - критическая концентрация антиоксиданта при Ґ0 , моль/кг. Система уравнений (2.1) решается при граничных условиях, когда V- oo, температура начала окисления т -» т 0. Следующим важным этапом является определение времени (хи) ускоренного теплового старения при определенной температуре эквивалентного времени службы изделия. По окончанию теплового старения оценивается значение основного эксплуатационного показателя материала. В качестве эксплуатационного показателя материала принято относительное удлинение при разрыве (Єх) и его предельное значение - 50%.
За основу используем разработанный ОАО «ВНИИКП» стандарт СТО 00217053-001-2015 «Оценка срока службы кабельных изделий ускоренными методами» [60]. При температурном старении общая продолжительность воздействия повышенной температуры (їй, ч), устанавливается равной значению, определяемому по формуле: Ти =
Исследование и определение дозы облучения и радиационной стойкости разработанных высоконаполненных материалов
Отсюда видно, что радиационное сшивание полимеров (М 104 и более) даже при сравнительно низком значении G 1 оказывается весьма эффективным технологическим процессом [67].
Выбор источника излучения проводился с учетом целого ряда факторов. При значительной толщине заготовки трубки обычно используется у - излучение, обладающее большой проникающей способностью. В данной работе использовались трубки сравнительно малых диаметров с небольшой толщиной стенки, что обусловило выбор облучения быстрыми электронами.
Для исследования и подбора дозы излучения в данной работе использовали ускоритель типа ЭЛВ-2 (производства «НИИЯФ» г. Новосибирск, Россия). Ускоритель имеет в составе технологическую линию перемотки, тягу колесного типа, пассивное отдающее устройство, полиспастный блок из 7 пар роликов типа «восьмерка» и приемное устройство, что дает возможность облучать с двух сторон заготовку трубки. Оценим эффективность данного облучения.
В двухстороннем облучении поток ускоренных электронов попадает на трубку нормально к поверхности (рис. 3.9). Облучение второй стороны трубки обеспечивается при обратном движении заготовки. При этом необходимым условием является проникновение ускоренных электронов в материал трубки на глубину полухорды для обеспечения необходимой равномерности поглощенной дозы. -JVi-1 w
Соответственно при N проходах заготовки через зону облучения суммарная доза, поглощенная материалом трубки, составит что позволяет рассчитать параметры технологической линии радиационного модифицирования для достижения необходимой дозы облучения материала. Таким образом, имея габариты заготовки, данные о типе материала (плотность) и параметры скорости протяжки, можно определить требуемые параметры ускорителя для осуществления процесса облучения.
Оценив приведенные выше зависимости, можно сделать вывод, что для повышения качества заготовки, равномерности облучения и увеличения скорости целесообразно сосредоточится на следующих направлениях модернизации и оптимизации: - увеличение тока пучка ускоренных электронов и его плотности, что увеличит энергию облучения и увеличит максимальное проникновение электронов в материал трубки - увеличение количества проходов заготовки в зоне облучения, что позволит пропорционально увеличить скорость облучения - создание многостороннего облучения заготовки, что позволит увеличить толщину стенки заготовки и равномерность облучаемой трубки без увеличения энергии пучка электронов.
Основная задача при разработке аппаратурного оформления технологического процесса радиационного сшивания полимерных изделий (выбор источников излучения достаточной мощности с требуемой проникающей способностью излучения и конкретный способ организации зоны облучения, т. е. компоновка и конструкция технологического оборудования, определяющие физические и геометрические условия взаимодействия излучения, генерируемого данным источником, и облучаемого объекта) сводится к достижению равномерного распределения поглощенной дозы излучения в объеме сшиваемого материала, т. е. обеспечению допустимой степени неравномерности поглощенной дозы излучения.
Расчетные кривые распределения поглощенной дозы по глубине в различных однородных полимерных материалах при движении электронов по нормали к поверхности с одинаковой энергией электронов 5,0 МэВ, вычисленные с использованием программы ITS3. Как видно из рис. 3.10, глубина проникновения для различных полимеров схожа, что дает нам право взять данные нормализованной глубины проникновения для полистирола [68] и использовать эти значения для композиций на базе ПЭ. Поскольку мы будем рассматривать только технологию облучения трубки и учитывать электроны, движущиеся строго перпендикулярно к облучаемой поверхности, то примем во внимание, что энергии пучка достаточно не только для прохождения первой стенки трубки, но и для проникновения в вторую стенку трубки. Исходя из вышесказанного можно использовать значения из рис. 3.11 для расчета минимально необходимой энергии для однородного облучения.
Полученные путем вычислений корреляции между оптимальной толщиной Ropt, глубиной половинной дозы R50, глубиной половинной от входного значения дозы Rsoe, практической глубиной проникновения электронного пучка RP и энергией движущегося электрона для объекта из полистирола. Если же заготовка модифицирована неравномерно, то даже при идеальной геометрии после экструзии трубки практически невозможно получить конечный продукт без разнотолщинности стенок. Готовые изделия не будут обладать потребительскими свойствами, в зависимости от того, продольной или поперечной была неравномерность при облучении. Переоблучение может привести к последующим продольным разрывам при ориентировании заготовки и сделает заготовку неприемлемой к дальнейшей переработке.
Реализация результатов работы. Оценка повышения надежности кабельных линий с использованием пожаробезопасной арматуры
Создав композицию для пожаробезопасных термоусаживаемых кабельных изделий, усовершенствовав технологию производства, можно конструировать соединительную и концевую арматуру для кабелей повышенной пожаробезопасности.
В отличие от кабелей общепромышленного назначения кабели на АЭС, прокладываемые вне гермозоны, в процессе эксплуатации подвергаются (или могут подвергаться) различным технологическим операциям, например, обмывке дезактивирующими растворами, а также при прокладке в гермозоне АЭС воздействию внешних факторов, характерных для нормальных и аварийных режимов работы реакторной установки (при нарушении теплоотвода от активной зоны реактора, возникновении "малой" или "большой" течи первого контура в гермообъеме АЭС резко возрастают температура, давление и влажность среды, уровень радиации и т.п.,- режимы LOCA). В случае расположения АЭС в зоне с тропическим климатом или в сейсмически активном районе к кабельному хозяйству дополнительно предъявляются требования по грибостойкости и сейсмостойкости [75].
В определенном смысле "слабым" местом кабельной линии может оказаться разделка кабеля в месте присоединения его токопроводящих жил к клеммам потребителя электроэнергии (например, электродвигателя), датчиков сигнала системы управления или контроля и других элементов систем и оборудования АЭС,
Наиболее надежным и конструктивно удобным приспособлением, обеспечивающим герметизацию места разделки кабеля от контакта с внешней средой является клеммная коробка, в которую кабель вводится через сальниковое уплотнение по оболочке. Однако целесообразность и возможность применения клеммных коробок в каждом конкретном случае определяется в процессе проектирования АЭС.
Альтернативным способом предотвращения непосредственного доступа внешней среды внутрь кабеля в месте его разделки, то есть того участка, где непрерывность наружной оболочки кабеля нарушена, является концевая муфта, герметизирующая место разделки кабеля, и исключающая проникновение внешней среды внутрь кабеля под его наружную оболочку.
В рамках данной работы были разработаны конструкции, отработана технология изготовления и подготовлено промышленное производство пожаробезоапсных концевых муфт внутренней установки для силовых и контрольных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1000 В, не распространяющих горение, и огнестойких, проложенных стационарно внутри и вне гермозоны атомных станций для систем АЭС классов 2, 3 и 4 по ПНАЭ Г-01-011-97 (ОПБ 88/97) [76]. В основу конструирования пожаробезопасных концевых муфт для силовых и контрольных кабелей с пластмассовой изоляцией было положено использование термоусаживаемых трубок и перчаток из разработанной полимерной композиций [77].
В конструкциях концевых муфт для силовых кабелей одножильных (1,5 -400 мм2), (2 -г 5) - жильных (1,5 - 50 мм2) и контрольных кабелей (4 -г 61) -жильных (0,75 - 6 мм2) использованы только термоусаживаемые трубки, а в конструкциях муфт для силовых кабелей (2 -г 5) - жильных (25 - 240 мм2) -сочетание термоусаживаемыхтрубок и перчаток (рис. 4.1 и 4.2).
Для кабелей с экранированными жилами и /или в общем экране, а также бронированных кабелей в конструкции муфт предусмотрен отдельный вывод медным луженым проводом соответствующего сечения. Концевые муфты для силовых кабелей комплектуются кабельным наконечником под опрессовку.
В соответствии с СТО 00081866-001-2009 разработанные пожаробезопасные термоусаживаемые кабельные изделия были испытаны в составе концевых муфт для силовых и контрольных кабелей внутренней установки на напряжение до 1 кВ.
Значения показателей коррозионной активности продуктов дымо- и газовыделения при горении и тлении материалов трубок и перчаток муфт в исполнении «нг-HF», «нг-FRLS» и «нг-FRHF» соответствовали указанным в табл.
Проверку муфт на нераспространение горения проводили по ГОСТ Р МЭК 60332-1-2. Образец представляет собой отрезок кабеля со смонтированной на нем концевой муфтой. Общая длина отрезка кабеля и муфты - (600±10) мм, при этом длина изолированных жил кабеля от места разделки до наконечников муфты составляла (400+10) мм. Образец муфты закреплялся в испытательной камере вертикально наконечником или наконечниками вверх.
Расстояние в свету между жилами многожильного кабеля в месте крепления муфты не менее 2d, где d -диаметр по изоляции жилы. Пламя горелки прикладывалось под углом 45 - к вертикальной оси муфты на расстоянии (130±10) мм от нижнего конца образца муфты, как показано на рис. 4.3.
Муфту считают выдержавшей испытание, если после удаления горелки время самостоятельного горения не более 120 с, а расстояние от верхнего конца любой изолированной жилы до верхнего края обугленной части образца муфты составляет не менее 50 мм, при этом расстояние от нижнего края корпуса муфты до нижнего края обугленной части образца составляет не менее 10 мм.
Проверку муфт типа LOCA на стойкость к специальным воздействиям проводят на муфтах любого маркоразмера. Испытание проводят в соответствии с РД 16.К00-012-03. Муфты должны быть смонтированы на кабель. Длина отрезка кабеля - не менее 2 м. Муфты подвергают воздействиям в объеме и последовательности, указанным в табл. 4.2.