Кабель, устойчивый к ударам

Кабель, устойчивый к ударам

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Настоящее изобретение относится к кабелю, в частности к электрическому кабелю для передачи или распределения электроэнергии на среднем или высоком напряжении.

Более конкретно, настоящее изобретение относится к электрическому кабелю, в котором сочетаются высокая устойчивость к ударам и компактность конструкции, в котором имеется экструдированный изолирующий слой, изготовленный из несшитого изолирующего материала, содержащего термопластичный полимер, и заданное количество диэлектрической жидкости.

В данном описании термин "среднее напряжение" используют для обозначения напряжений в диапазоне типично от примерно 10 кВ до примерно 60 кВ, а термин "высокое напряжение" относится к напряжению выше 60 кВ (в данной области техники также иногда используется термин "очень высокое напряжение" для определения напряжений, превышающих примерно 150 кВ или 220 кВ, вплоть до 500 кВ или выше); термин "низкое напряжение" относится к напряжению ниже 10 кВ, обычно - выше 100 В.

Кроме того, в данном описании термин "класс напряжений" обозначает определенное значение напряжения (например 10, 20, 30 кВ и т.д.), входящее в соответствующий диапазон напряжений (например низкое, среднее или высокое напряжение, или НН, СН, ВН).

Упомянутый кабель может быть использован для передачи или распределения либо постоянного тока (DC), либо переменного тока (AC).

Предшествующий уровень техники

Кабели для передачи или распределения энергии на среднем или высоком напряжении обычно имеют металлический проводник, который окружен, соответственно, первым внутренним полупроводящим слоем, изолирующим слоем и внешним полупроводящим слоем. Далее в данном описании упомянутая заданная последовательность элементов будет обозначена термином "сердечник".

В положении, радиально внешнем по отношению к упомянутому сердечнику, кабель снабжен металлической оболочкой (или экраном), обычно - из алюминия, свинца или меди, которая расположена радиально снаружи от упомянутого сердечника, причем такая металлическая оболочка обычно состоит из непрерывной трубки или из металлической ленты, сформованной с приданием ей трубчатой формы и сваренной или запаянной для обеспечения герметичности. Упомянутая металлическая оболочка выполняет две основных функции: с одной стороны, она обеспечивает герметичность кабеля по отношению к внешней среде, образуя барьер для проникновения воды в радиальном направлении, а с другой стороны, она выполняет электрическую функцию, создавая внутри кабеля, в результате непосредственного контакта между этой металлической оболочкой и внешним полупроводящим слоем упомянутого сердечника, однородное электрическое поле радиального типа, одновременно устраняя внешнее электрическое поле упомянутого кабеля. Дополнительная функция состоит в том, чтобы выдерживать токи короткого замыкания.

В конфигурации однополярного типа упомянутый кабель имеет, наконец, полимерную наружную оболочку в положении, радиально внешнем по отношению к вышеуказанной металлической оболочке.

Кроме того, кабели для передачи или распределения энергии обычно снабжены одним или более слоев для защиты упомянутых кабелей от случайных ударов, которые могут воздействовать на их внешнюю поверхность.

Случайные удары на кабель могут происходить, например, во время его транспортировки или на этапе укладки кабеля в траншею, выкопанную в земле. Упомянутые случайные удары могут вызвать ряд конструктивных повреждений кабеля, включая деформацию изолирующего слоя и отслоение изолирующего слоя от полупроводящих слоев, т.е. повреждения, которые могут вызвать изменения градиента электрического напряжения в изолирующем слое с последующим ухудшением изолирующей способности упомянутого слоя.

В кабелях, которые в настоящее время доступны на рынке, например в тех, которые используют для передачи или распределения электроэнергии на низком или среднем напряжении, обычно предусматривают металлическую броню, способную выдерживать упомянутые удары, для защиты упомянутых кабелей от возможных повреждений, вызванных случайными ударами. Обычно упомянутую броню выполняют в виде полос или проволок (предпочтительно - выполненных из стали) или, в качестве альтернативы, в виде металлических защитных оболочек (предпочтительно - выполненных из свинца или алюминия). Пример такой структуры кабеля описан в патенте США 5153381.

В Европейском патенте EP 981821 раскрыт кабель, который снабжен слоем вспененного полимерного материала для придания упомянутому кабелю высокой устойчивости к случайным ударам, причем упомянутый слой вспененного полимерного материала, предпочтительно, наложен радиально снаружи от сердечника кабеля. Это предложенное техническое решение позволяет исключить использование традиционной металлической брони, что снижает массу кабеля, а также упрощает процесс его производства.

В Европейском патенте EP 981821 не раскрыта конкретная конструкция сердечника кабеля. На практике элементы, входящие в состав сердечника кабеля, выбирают и подбирают по размеру в соответствии с известными стандартами (например, Стандартом IEC 60502-2, который указан далее в данном описании).

Кроме того, кабели для передачи или распределения энергии обычно снабжены одним или более слоев, которые обеспечивают барьерный эффект для препятствования проникновению воды в направлении внутрь (то есть, к сердечнику) кабеля.

Поступление воды внутрь кабеля является особенно нежелательным, поскольку в отсутствие соответствующих решений, предназначенных для закупоривания воды, если последняя проникла в кабель, то она имеет возможность свободно протекать внутри кабеля. Это особенно вредит целостности кабеля, поскольку внутри него могут возникнуть проблемы с коррозией, а также проблемы ускоренного старения с ухудшением электрических свойств изолирующего слоя.

Например, известно явление "водного триинга", которое, в основном, состоит в формировании микроскопических каналов с разветвленной структурой ("деревьев") в результате комбинированного воздействия электрического поля, генерируемого приложенным напряжением, и влаги, которая проникла внутрь упомянутого изолирующего слоя. Например, явление "водного триинга" описано в Европейских патентах EP 750319 и EP 814485.

Таким образом, это означает, что в случае проникновения воды внутрь кабеля последний необходимо заменять. Более того, если вода достигает соединений, выводов или любого другого оборудования, электрически соединенного с одним концом кабеля, то вода не только не мешает последнему выполнять свою функцию, но также повреждает упомянутое оборудование, в большинстве случаев приводя к повреждению, которое является необратимым и существенным в смысле экономических затрат.

Проникновение воды внутрь кабеля может происходить по множеству причин, в частности, когда упомянутый кабель представляет собой часть подземной установки. Такое проникновение может происходить, например, путем простой диффузии воды через полимерную внешнюю оболочку кабеля или в результате истирания, случайного удара или повреждения грызунами, т.е. факторов, которые могут привести к надрезам или даже к разрывам внешней оболочки кабеля и, поэтому, к созданию предпочтительного пути для проникновения воды внутрь кабеля.

Известно множество решений, направленных на устранение указанных проблем. Например, в Международной заявке на патент WO 99/33070 описано использование слоя вспененного полимерного материала, расположенного в непосредственном контакте с сердечником кабеля в положении непосредственно под металлическим экраном кабеля и обладающего заданными полупроводящими свойствами с целью гарантирования необходимой электрической неразрывности между проводящим элементом и металлическим экраном.

Техническая проблема, с которой столкнулись в WO 99/33070, состояла в том, что покровные слои кабеля постоянно подвергаются механическому расширению и сжатию под действием многочисленных тепловых циклов, которые претерпевает кабель во время его нормального использования. Эти тепловые циклы, вызванные ежедневными изменениями силы проводимого электрического тока, которые связаны с соответствующими колебаниями температуры внутри самого кабеля, приводят к развитию радиальных механических напряжений внутри кабеля, которые влияют на каждый из указанных слоев и, поэтому, также и на его металлический экран. Это означает, тем самым, что последний может претерпевать соответствующие механические деформации с образованием пустот между экраном и внешним полупроводящим слоем и возможным генерированием неоднородности электрического поля, или даже приводящие, с течением времени, к разрыву самого экрана. Эта проблема была решена путем вставки под металлическим экраном слоя вспененного полимерного материала, способного упруго и однородно вдоль кабеля поглощать указанные выше радиальные силы расширения/сжатия, для предотвращения тем самым возможного повреждения металлического экрана. Кроме того, в WO 99/33070 раскрыто, что внутрь указанного вспененного полимерного материала, расположенного под металлическим экраном, внедрен водонабухающий порошковый материал, который позволяет блокировать влагу и/или небольшие количества воды, которая может проникать внутрь кабеля даже под упомянутым металлическим экраном.

Как более подробно описано ниже в данном описании, в одинаковых условиях электрического напряжения, приложенного к кабелю, его поперечного сечения и изолирующего материала изолирующего слоя указанного кабеля уменьшение толщины изолирующего слоя кабеля приводит к увеличению градиента электрического напряжения (электрического градиента) в указанном изолирующем слое.

Поэтому обычно изолирующий слой некоторого данного кабеля конструируют, то есть его размеры выбирают, таким образом, чтобы он выдерживал условия электрического градиента, предписанные для категории использования указанного данного кабеля.

Обычно, даже несмотря на то, что кабель конструируют с обеспечением большей толщины изолирующего слоя, чем требуется с учетом соответствующего фактора безопасности, случайный удар, воздействующий на внешнюю поверхность кабеля, может привести к остаточной деформации изолирующего слоя и снизить, и даже заметно снизить, его толщину в соответствующей области удара, в результате чего в этом месте может произойти электрический пробой при подаче в кабель энергии.

Фактически, обычно те материалы, которые в типичном случае используют для изготовления изолирующего слоя кабеля и внешней оболочки, упруго восстанавливают после удара только часть своего исходного размера и формы. Поэтому после удара, даже если последний произошел до подачи энергии в кабель, толщина изолирующего слоя, противостоящая электрическому градиенту, неизбежно будет уменьшена.

Кроме того, когда металлическая оболочка присутствует в положении, радиально внешнем по отношению к изолирующему слою кабеля, материал упомянутой оболочки получает в результате удара остаточную деформацию, что дополнительно ограничивает упругое восстановление после деформации, так что упругое восстановление исходной формы и размера изолирующего слоя ограничено.

Следовательно, деформация или, по меньшей мере, существенная ее часть, вызванная случайным ударом, сохраняется после удара, даже если причина самого удара была устранена, и эта деформация приводит к уменьшению толщины изолирующего слоя, которая изменяется от ее исходного значения до некоторого уменьшенного значения. Поэтому, при подаче в кабель энергии реальная толщина изолирующего слоя, который "несет" градиент (Г) электрического напряжения, в области удара будет иметь упомянутое уменьшенное значение, а не исходное значение.

Сущность изобретения

В соответствии с настоящим изобретением, заявитель обнаружил, что использование вспененной защиты специальной конструкции может позволить не только заменять другие типы защиты, но также позволяет использовать меньший размер изолирующего слоя, получая, таким образом, более компактный кабель без снижения его надежности.

Заявитель осознал, что, благодаря снабжению кабеля защитным элементом, содержащим подходящий вспененный полимерный слой для придания кабелю заданной устойчивости к случайным ударам, обеспечивается возможность сделать конструкцию кабеля более компактной, чем у обычного кабеля.

Заявитель обнаружил, что вспененный полимерный слой упомянутого защитного элемента лучше поглощает случайные удары, которые могут воздействовать на внешнюю поверхность кабеля, по сравнению с любым традиционным защитным элементом, например указанной выше металлической броней, и, таким образом, деформация, возникающая в изолирующем слое кабеля в результате случайного удара, может быть выгодным образом уменьшена.

Заявитель осознал, что при снабжении кабеля защитным элементом, содержащим вспененный полимерный слой, возможно выгодным образом уменьшить толщину изолирующего слоя кабеля вплоть до электрического градиента, совместимого с электрической прочностью изолирующего материала. Поэтому, в соответствии с настоящим изобретением возможно сделать конструкцию кабеля более компактной без снижения его свойств электрической и механической прочности.

Заявитель установил, что при снабжении кабеля защитным элементом, содержащим вспененный полимерный слой, толщина последнего может быть выгодным образом скоррелирована с толщиной изолирующего слоя для сведения к минимуму общей массы кабеля, при одновременном обеспечении безопасного функционирования изолирующего слоя с электрической точки зрения, а также придании кабелю соответствующей механической защиты от каких-либо случайных ударов, которые могут произойти. В частности, толщина упомянутого вспененного полимерного слоя может быть выбрана для сведения к минимуму деформации изолирующего слоя кабеля при ударе, в результате чего можно обеспечить уменьшенную толщину изолирующего слоя в упомянутом кабеле.

Кроме того, заявитель продумал проблему производства кабеля, который не только является более компактным, но который также является особенно экономически выгодным, без ухудшения его способности противостоять напряжениям как механического, так и электрического типа, связанным с его предполагаемым использованием.

Ввиду этого заявитель установил, что при комбинировании изолирующего слоя, изготовленного из несшитого изолирующего материала, в частности из несшитого изолирующего материала, содержащего термопластичный полимер и заданное количество диэлектрической жидкости, уменьшенной толщины изолирующего слоя и экструдированного защитного элемента, содержащего по меньшей мере один вспененный полимерный слой, обеспечивается возможность производства кабеля посредством непрерывного процесса, без какой-либо промежуточной фазы или простоев, при сохранении или увеличении его способности сопротивляться ударам и механическим напряжениям и без ухудшения способности упомянутого изолирующего слоя работать в предполагаемых условиях эксплуатации. Фактически, полученный кабель способен работать при высоких температурах, составляющих по меньшей мере 90°C и выше, в частности - вплоть до 110°C при непрерывном использовании и вплоть до 140°C в случае перегрузки по току.

Возможность использования непрерывного процесса позволяет производить кабель более быстро по сравнению прерывистым процессом, который требуется для производства кабеля со сшитым изолирующим материалом. Например, посредством непрерывного процесса кабель с несшитым изолирующим материалом можно производить с линейной скоростью примерно 60 м/мин; для сравнения, кабель аналогичного размера со сшитым изолирующим материалом может быть произведен посредством прерывистого процесса с линейной скоростью примерно от 10 до 15 м/мин.

Более того, уменьшенная толщина изолирующего слоя позволяет получить более компактный кабель: например, кабель класса напряжения 20 кВ, имеющий поперечное сечение проводника 50 мм², обычно имеет общий диаметр примерно 34 мм, тогда как, в случае кабеля по настоящему изобретению, кабель такого же самого типа будет иметь общий диаметр от примерно 25 мм до примерно 31 мм.

Следовательно, комбинация непрерывного процесса с уменьшенной толщиной изолирующего слоя и с экструдированным защитным элементом может обеспечить существенное снижение затрат на производство.

Более того, поскольку изолирующий материал является несшитым, он может быть утилизирован и использован повторно по окончании срока его службы.

В своем первом аспекте настоящее изобретение относится к кабелю, предназначенному для использования в заданном классе напряжений и содержащему:

- по меньшей мере один проводник;

- по меньшей мере один экструдированный изолирующий слой, окружающий упомянутый проводник и изготовленный из несшитого изолирующего материала, содержащего по меньшей мере один термопластичный полимер и по меньшей мере одну диэлектрическую жидкость, причем упомянутый изолирующий слой имеет такую толщину, которая обеспечивает градиент напряжения на внешней поверхности изолирующего слоя кабеля не менее 1,0 кВ/мм; и

- защитный элемент вокруг упомянутого экструдированного изолирующего слоя, имеющий толщину и механические свойства, выбранные для обеспечения заданной способности к сопротивлению ударам, причем упомянутый защитный элемент содержит по меньшей мере один вспененный полимерный слой, а упомянутая толщина достаточна для предотвращения обнаруживаемого повреждения изолирующего слоя при ударе с энергией по меньшей мере 25 Дж.

Заявитель обнаружил, что толщина изолирующего слоя может быть определена путем выбора самых строгих электрических ограничений с учетом его предполагаемого использования, без необходимости добавления дополнительной толщины для учета деформации изолирующего слоя в результате ударов.

Например, при конструировании кабеля является типичным в качестве существенных электрических ограничений учитывать максимальный градиент напряжения на поверхности проводника (или на внешней поверхности внутреннего полупроводящего слоя, экструдированного на него), и градиент в месте соединений, то есть градиент на внешней поверхности изолирующего слоя кабеля.

Предпочтительно, толщина изолирующего слоя является на по меньшей мере 20% меньшей, чем толщина соответствующего изолирующего слоя, предусмотренная в Стандарте IEC 60502-2. Более предпочтительно, уменьшение толщины изолирующего слоя находится в диапазоне от 20 до 40%. Еще более предпочтительно, толщина изолирующего слоя составляет на примерно 60% меньше, чем соответствующая толщина изолирующего слоя, предусмотренная в упомянутом Стандарте IEC.

Предпочтительно, толщину упомянутого изолирующего слоя выбирают таким образом, что градиент электрического напряжения внутри изолирующего слоя при работе кабеля на номинальном напряжении, попадающем в упомянутый заданный класс напряжений, находится среди значений, содержащихся между 2,5 и 18 кВ/мм.

Предпочтительно, когда упомянутый заданный класс напряжений представляет собой класс 10 кВ, толщина упомянутого изолирующего слоя составляет не более 2,5 мм; когда упомянутый заданный класс напряжений представляет собой класс 20 кВ, толщина упомянутого изолирующего слоя составляет не более 4 мм; когда упомянутый заданный класс напряжений представляет собой класс 30 кВ, толщина упомянутого изолирующего слоя составляет не более 5,5 мм.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения, термопластичный полимер в изолирующем материале может быть выбран из: полиолефинов, сополимеров различных олефинов, сополимеров олефина с этилен-ненасыщенным сложным эфиром, сложных полиэфиров, полиацетатов, полимеров целлюлозы, поликарбонатов, полисульфонов, фенольных смол, поликарбамидных смол, поликетонов, полиакрилатов, полиамидов, полиаминов или их смесей. Примеры соответствующих полимеров представляют собой: полиэтилен (ПЭ), такой как ПЭ низкой плотности (ПЭНП), ПЭ средней плотности (ПЭСП), ПЭ высокой плотности (ПЭВП), линейный ПЭ низкой плотности (ЛПЭНП), полиэтилен ультранизкой плотности (ПЭУНП); полипропилен (ПП); сополимеры этилена/сложного эфира винилового спирта, такие как этилен/винилацетат (ЭВА); сополимеры этилена/акрилата, в частности этилен/метилакрилат (ЭМА), этилен/этилакрилат (ЭЭА) и этилен/бутилакрилат (ЭБА); термопластичные сополимеры этилена/α-олефина; полистирол; сополимеры акрилонитрила/бутадиена/стирола (АБС); галогенированные полимеры, в частности поливинилхлорид (ПВХ); полиуретан (ПУ); полиамиды; ароматические сложные полиэфиры, такие как полиэтилентерефталат (ПЭТФ) или полибутилентерефталат (ПБТ); или их сополимеры или их смеси.

Для получения соответствующих электрических свойств, в частности, в поле среднего и высокого напряжений, упомянутый термопластичный полимер может быть выбран из полиолефиновых соединений.

Предпочтительно, упомянутый термопластичный полимер может быть выбран из:

(a) по меньшей мере одного гомополимера пропилена или по меньшей мере одного сополимера пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен, причем упомянутый гомополимер или сополимер имеет температуру плавления, превышающую или равную 130°C, и энтальпию плавления от 20 до 100 Дж/г;

(b) механической смеси, содержащей по меньшей мере один гомополимер или сополимер (a) пропилена и (c) по меньшей мере один эластомерный сополимер этилена с по меньшей мере одним алифатическим α-олефином и, необязательно, полиеном.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения, гомополимер или сополимер (a) пропилена, который можно использовать в настоящем изобретении, имеет температуру плавления от 140 до 170°C.

Предпочтительно, гомополимер или сополимер (a) пропилена имеет энтальпию плавления от 30 до 85 Дж/г.

Упомянутая энтальпия плавления (H_пл) может быть определена с помощью анализа методом дифференциальной сканирующей калориметрии (ДСК).

Предпочтительно, гомополимер или сополимер (a) пропилена имеет модуль упругости при изгибе, измеренный в соответствии со стандартом ASTM D790 при комнатной температуре, от 30 до 1400 МПа, а более предпочтительно - от 60 до 1000 МПа.

Предпочтительно, гомополимер или сополимер (a) пропилена имеет индекс текучести расплава (ИТР), измеренный при 230°C под нагрузкой 21,6 Н в соответствии со стандартом ASTM D1238/L, от 0,05 до 10,0 дг/мин, более предпочтительно - от 0,4 до 5,0 дг/мин.

Если используют сополимер (a) пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, последний, предпочтительно, присутствует в количестве, меньшем чем или равном 15 мол.%, а более предпочтительно - меньшем чем или равном 10 мол.%. Олефиновый сомономер, в частности, представляет собой этилен или α-олефин с формулой CH₂=CH-R, где R представляет собой линейный или разветвленныйC₂-C₁₀ алкил, выбранный, например, из: 1-бутена, 1-пентена, 4-метил-1-пентена, 1-гексена, 1-октена, 1-децена, 1-додецена или их смесей. Сополимеры пропилена/этилена являются особенно предпочтительными.

Предпочтительно, упомянутый гомополимер или сополимер (a) пропилена выбирают из:

(a₁) гомополимеров пропилена или сополимеров пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен, имеющих модуль упругости при изгибе в общем случае от 30 до 900 МПа, а предпочтительно - от 50 до 400 МПа;

(a₂) гетерофазных сополимеров, содержащих термопластичную фазу на основе пропилена и эластомерную фазу на основе этилена, сополимеризованного с α-олефином, предпочтительно - с пропиленом, при этом эластомерная фаза присутствует в количестве по меньшей мере 45 мас.% по отношению к общей массе гетерофазного сополимера.

Особенно предпочтительными из упомянутого класса (a₁) являются гомополимеры пропилена или сополимеры пропилена с по меньшей мере одним олефиновым сомономером, выбранным из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен, причем упомянутые гомополимеры или сополимеры имеют:

- температуру плавления от 140 до 170°C;

- энтальпию плавления от 30 до 80 Дж/г;

- фракцию, растворимую в кипящем диэтиловом эфире, в количестве, меньшем чем или равном 12 мас.%, предпочтительно - от 1 до 10 мас.%, имеющую энтальпию плавления, меньшую чем или равную 4 Дж/г, предпочтительно - меньшую чем или равную 2 Дж/г;

- фракцию, растворимую в кипящем н-гептане, в количестве от 15 до 60 мас.%, предпочтительно - от 20 до 50 мас.%, имеющую энтальпию плавления от 10 до 40 Дж/г, предпочтительно - от 15 до 30 Дж/г; и

- фракцию, не растворимую в кипящем н-гептане, в количестве от 40 до 85 мас.%, предпочтительно - от 50 до 80 мас.%, имеющую энтальпию плавления, большую чем или равную 45 Дж/г, предпочтительно - от 50 до 95 Дж/г.

Другие подробности, относящиеся к этим материалам и их использованию в покровных слоях кабеля, приведены в Международной заявке на патент WO 01/37289.

Гетерофазные сополимеры класса (a₂) получают путем последовательной сополимеризации: i) пропилена, возможно содержащего незначительные количества по меньшей мере одного олефинового сомономера, выбранного из этилена и α-олефина, иного, чем пропилен; и затем: ii) смеси этилена с α-олефином, в частности - пропиленом, и, возможно, с незначительными долями диена.

Особенно предпочтительными из упомянутого класса (a₂) являются гетерофазные сополимеры, в которых эластомерная фаза состоит из эластомерного сополимера этилена и пропилена, содержащего от 15 до 50 мас.% этилена и от 50 до 85 мас.% пропилена по отношению к массе эластомерной фазы. Более подробно эти материалы и их использование в покровных слоях кабелей описаны в Международной заявке на патент WO 00/41187 на имя настоящего заявителя.

Продукты класса (а₁) имеются в продаже, например, под товарным знаком Moplen® RP 210 G от компании Basell или Borsoft® SA 233 CF от компании Borealis.

Продукты класса (a₂) имеются в продаже, например, под товарным знаком Hifax® CA 10 A, Moplen® EP 310 G или Adflex® Q 200 F от компании Basell.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения, эластомерный сополимер (c) этилена имеет энтальпию плавления менее 30 Дж/г. Количество упомянутого эластомерного сополимера (c) обычно составляет менее 70 мас.%, предпочтительно - от 20 до 60 мас.%, по отношению к общей массе термопластичного основного материала.

При указании в отношении эластомерного сополимера (c) этилена, термин "алифатический α-олефин" в общем случае означает олефин формулы CH₂=CH-R, где R представляет собой линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 1 до 12 атомов углерода. Предпочтительно, алифатические α-олефины выбирают из пропилена, 1-бутена, изобутилена, 1-пентена, 4-метил-1-пентена, 1-гексена, 1-октена, 1-додецена или их смесей. Пропилен, 1-бутен, 1-гексен и 1-октен являются особенно предпочтительными.

При указании в отношении эластомерного сополимера (c) этилена, термин "полиен" в общем случае обозначает сопряженный или несопряженный диен, триен или тетраен. Когда присутствует диеновый сомономер, этот сомономер обычно содержит от 4 до 20 атомов углерода и предпочтительно выбран из: линейных сопряженных или несопряженных диолефинов, таких как, например, 1,3-бутадиен, 1,4-гексадиен, 1,6-октадиен и т.п.; моноцикличных или полицикличных диенов, таких как, например, 1,4-циклогексадиен, 5-этилиден-2-норборнен, 5-метилен-2-норборнен, винилнорборнен или их смеси. Когда присутствует триеновый или тетраеновый сомономер, такой сомономер обычно содержит от 9 до 30 атомов углерода и предпочтительно выбран из триенов или тетраенов, содержащих винильную группу в молекуле или группу 5-норборнен-2-ил в молекуле. Конкретные примеры триеновых или тетраеновых сомономеров, которые можно использовать в настоящем изобретении, представляют собой: 6,10-диметил-1,5,9-ундекатриен, 5,9-диметил-1,4,8-декатриен, 6,9-диметил-1,5,8-декатриен, 6,8,9-триметил-1,6,8-декатриен, 6,10,14-триметил-1,5,9,13-пентадекатетраен или их смеси. Предпочтительно, полиен представляет собой диен.

Особенно предпочтительные эластомерные сополимеры (c) этилена представляют собой:

(c₁) сополимеры, имеющие следующий состав мономеров: 35-90 мол.% этилена; 10-65 мол.% алифатического α-олефина, предпочтительно - пропилена; 0-10 мол.% полиена, предпочтительно - диена, более предпочтительно - 1,4-гексадиена или 5-этилен-2-норборнена [например, смолы ЭП (эластомерный сополимер этилена и пропилена) и ЭПДМ (каучук на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера), такие как продукты Dutral® (Enichem) или Nordel® (Dow-DuPont)];

(c₂) сополимеры, имеющие следующий состав мономеров: 75-97 мол.%, предпочтительно - 90-95 мол.%, этилена; 3-25 мол.%, предпочтительно - 5-10 мол.%, алифатического α-олефина; 0-5 мол.%, предпочтительно - 0-2 мол.%, полиена, предпочтительно - диена (например, сополимеры этилена/1-октена, такие как продукты Engage® компании DuPont-Dow Elastomers).

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения, диэлектрическая жидкость изолирующего материала может быть выбрана из: минеральных масел, таких как нафтеновые масла, ароматические масла, такие как алкилбензолы (например, дибензилтолуол, додецилбензол, ди(октилбензил)толуол), парафиновые масла, полиароматические масла, причем упомянутые минеральные масла, необязательно, содержат по меньшей мере один гетероатом, выбранный из кислорода, азота или серы; жидких парафинов; растительных масел, таких как, например, соевое масло, льняное масло, касторовое масло; олигомерных ароматических полиолефинов; парафиновых восков, таких как полиэтиленовые воски, полипропиленовые воски; синтетических масел, таких как, например, силиконовые масла, алифатических сложных эфиров (таких как, например, тетраэфиры пентаэритритола, сложные эфиры себациновой кислоты, сложные эфиры фталевой кислоты), олефиновых олигомеров (таких как необязательно гидрогенизированные полибутены или полиизобутены); или их смесей. Ароматические масла (в частности, алкилбензолы), парафиновые масла, нафтеновые масла являются особенно предпочтительными.

Диэлектрическая жидкость, пригодная для реализации настоящего изобретения, имеет хорошую теплостойкость, значительную способность к поглощению газов, в частности - к поглощению водорода, и высокую устойчивость к частичным разрядам, что улучшает диэлектрическую прочность изолирующего материала. Кроме того, упомянутая диэлектрическая жидкость не оказывает отрицательного влияния на диэлектрические потери изолирующего материала даже при высоких температурах и при больших электрических градиентах.

Предпочтительно, массовое соотношение диэлектрической жидкости к термопластичному полимеру в соответствии с настоящим изобретением в общем случае составляет от 1:99 до 25:75, более предпочтительно - от 2:98 до 20:80, а еще более предпочтительно - от 3:97 до 10:90.

Примеры упомянутой диэлектрической жидкости, которые могут быть использованы в соответствии с настоящим изобретением и которые в настоящее время имеются в продаже, представляют собой продукты Jarylec® Exp3 компании Elf Atochem или Sunpar® 2280 компании Sunoco.

При изготовлении изолирующего слоя кабеля в соответствии с настоящим изобретением к описанному выше изолирующему материалу могут быть добавлены другие традиционные компоненты, такие как антиоксиданты, технологические добавки, ингибиторы "водного триинга" (развития дендритных образований под действием воды) или их смеси.

Обычные антиоксиданты, пригодные для этой цели, представляют собой, например, дистеарил- или дилаурил-тиопропионат и пентаэритритил-тетракис[3-(3,5-ди-т-бутил-4-гидроксифенил)пропионат] или их смеси.

Технологические добавки, которые могут быть добавлены к изолирующему материалу, включают в себя, например, стеарат кальция, стеарат цинка, стеариновую кислоту или их смеси.

Как указано выше, упомянутый изолирующий материал действительно проявляет хорошие механические характеристики как при температуре окружающей среды, так и в условиях повышенной температуры, а также проявляет улучшенные электрические свойства. В частности, упомянутый изолирующий материал обеспечивает возможность достижения высокой рабочей температуры, сравнимой и даже превышающей эту температуру у кабелей с изолирующими слоями, состоящими из сшитых изолирующих материалов.

Изолирующий материал в соответствии с настоящим изобретением может быть приготовлен путем смешивания вместе термопластичного полимера, диэлектрической жидкости и любых других добавок, возможно присутствующих при использовании известных в данной области техники способов. Смешивание может быть выполнено, например, с помощью закрытого смесителя того типа, которые имеют тангенциальные роторы (Banbury) или взаимно проникающие роторы, или, предпочтительно, в непрерывном смесителе типа Ko-Kneader (Buss), или с использованием смесителя того типа, который снабжен двумя шнеками, вращающимися в одну строну или в противоположные стороны.

В качестве альтернативы, диэлектрическая жидкость в соответствии с настоящим изобретением может быть добавлена к термопластичному полимеру во время этапа экструзии путем непосредственной инжекции в цилиндр экструдера, как раскрыто, например, в Международной заявке на патент WO 02/47092.

Благодаря своей высокой рабочей температуре и низким диэлектрическим потерям, кабели по изобретению способны передавать, при одном и том же напряжении, мощность, по меньшей мере равную или даже еще большую, чем та, которая может быть передана с помощью традиционного кабеля с покрытием СПЭ (сшитый полиэтилен).

Предпочтительно, упомянутый проводник представляет собой сплошной стержень.

Предпочтительно, кабель дополнительно включает в себя электрическую оболочку, окружающую упомянутый изолирующий слой, причем упомянутая электрическая оболочка содержит металлический лист, которому придана форма трубки.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения, упомянутый защитный элемент размещен в положении, радиально внешнем по отношению к упомянутому изолирующему слою.

Предпочтительно, степень вспенивания вспененного полимерного слоя упомянутого защитного элемента составляет от 20 до 200%, более предпочтительно - от 25 до 130%.

Предпочтительно, толщина вспененного полимерного слоя упомянутого защитного элемента составляет от 1 до 5 мм.

В дополнительном аспекте настоящего изобретения указанный выше защитный элемент дополнительно включает в себя по меньшей мере один невспененный полимерный слой, соединенный с упомянутым вспененным полимерным слоем.

Заявитель установил, что в случае удара по кабелю функция поглощения (то есть, демпфирования) вспененного полимерного слоя выгодным образом усиливается благодаря соединению последнего с по меньшей мере одним невспененным полимерным слоем.

Поэтому, в соответствии с одним предпочтительным вариантом воплощения настоящего изобретения, упомянутый защитный элемент дополнительно содержит первый невспененный полимерный слой в положении, радиально внешнем по отношению к упомянутому вспененному полимерному слою.

В соответствии с дополнительным вариантом воплощения, защитный элемент по настоящему изобретению дополнительно содержит второй невспененный полимерный слой в положении, радиально внутреннем по отношению к упомянутому вспененному полимерному слою.

Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один невспененный полимерный слой изготовлен из термопластичного материала.

Более предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один невспененный полимерный слой изготовлен из полиолефинового полимера.

Предпочтительно, упомянутый по меньшей мере один невспененный полимерный слой имеет толщину в диапазоне от 0,2 до 1 мм.

Заявитель установил, согласно дополнительному аспекту, что в результате происходящего удара по кабелю деформация изолирующего слоя кабеля выгодным образом уменьшается, если защитный элемент по настоящему изобретению скомбинирован с дополнительным вспененным полимерным слоем, предусмотренным в кабеле в положении, радиально внутреннем по отношению к этому защитному элементу.

Кроме того, заявитель уст