Отчет По "Учебной практике"

Стандарт ISO 11801 2002 детально описывает классификацию кабелей.

Подробнее по этой теме см.: Маркировка кабеля.

[править]Токопроводящие жилы

Оконцовка медного многожильного провода в ПВХ-изоляции

 

Воздушная линия электропередачи переходит  в кабельную

Токопроводящие жилы в  кабелях изготавливаются из следующих  материалов:

• для передачи электрической энергии и сигналов:
• медь,
• алюминий,
• Сталь,
• серебро,
• золото,
• сплавы различных металлов,
• сверхпроводящие материалы;
• для передачи оптических сигналов:
• стекло,
• пластмассы,
• для рассеивания тепла:
• нихром
• константан.

Токопроводящие жилы силовых  кабелей нормируют по сечению.^[3] Внутренний проводник радиочастотных и коаксиальных кабелей связи, жилы симметричных кабелей связи, жилы кабелей для сигнализации и блокировки нормируются по их диаметру.^[4]

В случаях, когда кабели необходимо герметизировать (например, для судовых  кабелей) промежутки между проволоками  многопроволочных жил заполняют  герметизирующим составом.^[5]

Материал  оболочки

Оболочка кабеля предназначена  для защиты проводников и изоляторов от внешних воздействий, прежде всего  от влаги, которая приводит к нарушению  изоляции электрических кабелей, а  также помутнению оптических волокон.

Оболочка кабеля может  состоять из одного и более герметизирующих  и армирующих слоёв, в качестве этих слоёв могут применяться различные  материалы: ткань, пластмассы, металл, резина и проч. Кабели для передачи электрических сигналов могут быть снабжены экраном из металлической сетки, листового металла (фольги) или полимерной плёнки с тонким металлическим покрытием.

[править]Поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты

Твёрдый поливинилхлорид  имеет высокое содержание хлора (около 57 %) и воспламеняется с трудом. При воздействии пламени происходят следующие процессы:

• 80 °C — начинается размягчение материала;
• 100 °C — начинается образование хлороводорода;
• 160 °C — около 50 % хлороводорода выделяется в виде газа;
• 210 °C — поливинилхлорид плавится;
• 300 °C — около 85 % хлороводорода выделяется в виде газа;
• 350—400 °C — загорается «углеродный остов» молекулы поливинилхлорида.

Один килограмм твёрдого поливинилхлорида выделяет 350 литров газообразного  хлороводорода, который при растворении может дать более 2 литров концентрированной (25 %) соляной кислоты.

Для изоляции кабелей применяется  мягкий поливинилхлорид или кабельный  пластикат. Этот материал содержит 50 % различных добавлений (пластификаторов и др.), которые сильно изменяют горючие свойства полимера. Пластификаторы начинают улетучиваться уже при температуре 200 °C и загораются. Содержание хлора уменьшается примерно до 35 %, и его не хватает, чтобы препятствовать распространению огня. Однако, при сильном выделении хлороводорода твёрдый поливинилхлорид, удалённый от очага, не загорается и пожар гаснет.

Благодаря перепаду температур, тяге, создаваемой в кабельных  шахтах, газы, содержащие хлороводород уносятся от очага пожара, проникают в щитовые и аппаратные помещения и оседают на оборудовании.^[6]

В начале 1980-х годов требования к пожарной безопасности кабелей  сводились в основном к нераспространению  горения по длине кабельных изделий, проложенных одиночно или в пучках. Для этого применяли оболочки кабельных изделий, изготовленных  из пластикатов марок О-40, ГОСТ 5960-72 (кабели ВВГ, АВВГ);^[7] при испытании пластиката образец длиной 130 мм, шириной 10 мм и толщиной 2 мм вносится в пламя газовой или спиртовой горелки с выдерживанием его в пламени под углом 45° до воспламенения, после этого образец достаётся из пламени и должен потухнуть за время не более 30 секунд.^[8]) и НГП 30-32 (НГП 40-32) (ТУ 1328-86)^[9]

Проводились экспериментальные  исследования, моделирующие прокладку  кабеля в пожароопасном помещении. Кабели АВВГ 3х25+1х16, прокладывались горизонтально  на лотках и покрывались слоем  опилок. При укладке в три ряда и 14 кабелей в ряду кабельная трасса выгорала полностью по всей длине. При  этом были зафиксированы скорости: на нижнем ряду 0,00154 м/с, на среднем 0,00167 м/с, на верхнем 0,00170 м/с.^[10]

ГОСТ 5960-72 «Пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей» был разработан и введён в действие с 1 января 1974 года, имеет 9 изменений. С 1991 года работы по внесению технических изменений  в ГОСТ 5960-72 были прекращены. Дальнейшие разработки и модификации существующих марок ПВХ пластикатов оформлялись  в виде технических условий.^[11] С 1 июля 2010 отменяется действие на территории РФ стандартов ГОСТ 6323-79 «Провода с поливинилхлоридной изоляцией для электрических установок. ТУ» и ГОСТ 16442-80 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией. ТУ» и вводятся в действие ГОСТ Р 53768-2010 «Провода и кабели для электрических установок на номинальное напряжение 450/750 В включительно. ОТУ» и ГОСТ Р 53769-2010 «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ. ОТУ».^[12]

[править]Пропитанная бумажная изоляция

Кабельная бумага по ГОСТ 23436-83 для изоляции силовых кабелей  на напряжение до 35 кВ марок К и  КМП изготавливается из небеленой  сульфатной целлюлозы, марки КМ — из небелёной сульфатной целлюлозы для многослойной кабельной бумаги. Кабельная бумага по ГОСТ 645-79 для изоляции кабелей на напряжение от 110 до 500 кВ изготавливается из специальной сульфатной небелёной целлюлозы, бумага марок КВМ (многослойная) и КВМС (многослойная стабилизированная) выпускается машинной гладкости, а бумага марки КВМСУ (многослойная стабилизированная уплотнённая) — каландрированной.^[13]

[править]Полиэтиленовая изоляция

Коаксиальный  фидер с полувоздушной изоляцией

Распространение пожара в Останкинской телебашне в направлении сверху вниз было обусловлено стекающим расплавом полиэтиленовой оболочки фидеров. В лабораторных условиях скорость распространения пламени составляла 0,25-0,50 м/мин; при пожаре на телебашне, из-за высокой объёмной температуры, скорость распространения выросла в 2-4 раза, при этом падающие вниз горевшие капли полиэтилена создавали вторичные очаги пожара.

Из-за высокой температуры  в очаге пожара и высокой теплопроводности жил меди огнезащита антенных фидеров  оказалась не эффективна. В качестве огнезащиты использовалась краска для  полиэтиленовой оболочки фидеров и  изоляция поверхности стекловолоконной тканью. Огнезащитная конструкция обвисала и опадала при интенсивном  горении полиэтилена изнутри. Кроме  активного горения фидеров, имевших  горючие внешние полиэтиленовые оболочки, вклад внесло также горение  других кабелей, которые не были защищены огнезащитными составами.^[14]

Современные кабели производятся с изоляцией из сшитого полиэтилена  и используются в сетях различного класса напряжения (до 500 кВ). Применение сшитого полиэтилена обеспечивает высокие диэлектрические свойства изоляции, высокие механические свойства, более высокие по сравнению с бумажно-масляной изоляцией термические режимы, надёжность и долговечность кабелей.

[править]Маслонаполненный кабель

Маслонаполненный кабель — это кабель с избыточным давлением, создаваемым маслом, входящим в состав бумажной пропитанной изоляции, и предусмотренной компенсацией температурных изменений объёма масла.

Маслонаполненный кабель в трубопроводе — это маслонаполненный кабель с отдельно экранированными жилами, заключёнными в трубопровод, служащий оболочкой.^[15]

Развитие пожаров в  кабельных помещениях с кабелями в маслонаполненных трубах при равных условиях газообмена происходит более  интенсивно, чем по кабелям воздушной  прокладки. Вызвано это тем, что  масло в трубах находится при  температуре 35-40 °C под избыточным давлением и при разгерметизации трубы растекается, увеличивая площадь горения.^[16]

В России выпускались кабели на напряжение 110—500 кВ с необходимой  арматурой. С 2005 года сняты с производства и в настоящее время существующие линии заменяются высоковольтными  кабелями с изоляцией из сшитого  полиэтилена

Пожарная  безопасность кабелей

В условиях устойчивого дефицита кабельной продукции, который имел место в бывшем Советском Союзе, потребители не предъявляли к  нему особых противопожарных требований. Многие кабели обладали «хорошей» горючестью, имея оболочки из обычного ПВХ-пластиката (АВВГ, ВВГ, КВВГ и т. п.) или даже из полиэтилена (ТПП).^[18] Кабели ВВГ и НРГ при их количестве в пучке пять или более в большинстве случаев распространяют горение при вертикальном расположении.^[19]

Низшая теплота сгорания изоляции кабелей распространяющих горение составляет от 16,9 до 19,2 МДж/кг, а для НГ и огнестойких от 22,5 до 25,2 и 32 МДж/кг, соответственно.^[20]

Распространение горения  по кабельным линиям и электропроводкам зависит от отношения теплоты  сгорания к объёму пучка кабелей  и/или проводов (объем включает в  себя воздушные зазоры между кабелями и проводами).^[21] Если выполняется неравенство У_max > У > У_min, то такая кабельная линия относится к линии, распространяющей горение, где У — удельная теплота сгорания кабельной линии.

 

 

Тип кабеля в электропроводке  или кабельной линиии	Вид прокладки	Количество рядов, слоев кабелей или рядов пучков кабелей, шт.	Удельная теплота  сгорания электропроводок или кабельных  линиий, распространяющих горение, кДж/см³
			Уmin	Уmax
Не распространяющий горение  при одиночной прокладке	Вертикальная	1	3,56	16,8
		2 и более	0,46	16,8
	Горизонтальная	2 и более	0,7	8,4
Не распространяющий горение  при групповой прокладке	Вертикальная	2 и более	2	4,5
	Горизонтальная	2 и более	2,5	4

Эксплуатация на электростанциях  и других энерговооружённых предприятиях кабелей, которые удовлетворяют  только требованиям по нераспространению  горения для одиночного кабеля, была сопряжена со значительным числом пожаров, приводящих к большому ущербу. В 1984—1986 годах во ВНИИ кабельной промышленности были разработаны кабельные изделия  массового применения, которые не распространяют горение при групповой  прокладке. Первоначально такие  кабели и провода применялись  на атомных электростанциях, однако затем эти кабельные изделия  были использованы и в других областях промышленности. В обозначения марок  кабелей такого типа введён индекс «нг».^[23] Согласно статистике, с 1990 по 2008 год на АЭС горения кабелей типа «нг» не происходило.^[20]

В химическом составе оболочек кабелей в маркировкой «нг» присутствуют элементы галогенового ряда. Кабель имеет повышенную устойчивость к распространению горения и возгоранию от коротких замыканий. Однако горение его в условиях пожара, когда он сам подвергается воздействию пламени, может привести к повышению уровня токсичности продуктов горения. Поэтому их применение в метрополитенах Западной Европы было запрещено в конце 1970-х годов.^[24]

Для решения проблем, связанных  с выделением HCl и задымлением, был создан класс кабельных материалов, не содержащих галогены, то есть не выделяющих коррозионно-активных газов и имеющих существенно более низкий уровень выделения дыма — так называемых композиций. Безгалогенные кабельные композиции разрабатываются из необходимости увеличения их кислородного индекса до величин порядка 35…40. Это достигается за счет введения в исходный полимер антипиренов-гидроокисей. В промышленных масштабах используются гидроокиси алюминия Al(OH)3 и магния Mg(OH)2 синтетического и природного происхождения. Механизм антипиренного действия гидроокисей заключается в поглощении большого количества тепла за счет выделения воды при повышении температуры. Базовыми полимерами для промышленных безгалогенных композиций являются, в основном, сополимеры этилена: этиленвинилацетат (EVA), этилен-акрилатные полимеры (EMA, EEA, EBA), металлоценовые этилен-октен сополимеры (mULDPE) и этилен-пропиленовые сополимеры (EPR/EPDM).^[25]

[править]Современные требования пожарной безопасности

Запрещена открытая прокладка  кабелей с оболочкой распространяющей горение.^[26] Общим для всей электротехнической продукции является требование о том, что в случае, когда изделия сами подвергаются пожарной опасности от внешнего источника, важно, чтобы они не способствовали распространению пожара в большей степени, чем строительные материалы или конструкции, являющиеся источником зажигания

Кабельные изделия должны подразделяться по показателям пожарной безопасности на следующие типы исполнения:

• без обозначения — кабельные изделия, не распространяющие горение при одиночной прокладке;
• нг(…) — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке;
• нг(…)-LS — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением;
• нг(…)-HF — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке и не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении;
• нг(…)-FRLS — кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением;
• нг(…)-FRHF — кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке и не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении;
• нг(…)-LSLTx — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и с низкой токсичностью продуктов горения;
• нг(…)-HFLTx — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, не выделяющие коррозионно-активные газообразные продукты при горении и тлении и с низкой токсичностью продуктов горения;
• нг(…)-FRLSLTx — кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и с низкой токсичностью продуктов горения;
• нг(…)-FRHFLTx — кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горениии и тлении и с низкой токсичностью продуктов горения.