Кабель для агрессивных сред: выбор, прокладка и защита
Содержание
Кабельная линия на химическом производстве, очистных сооружениях или нефтебазе выходит из строя раньше срока, если марку кабеля подбирают неправильно. При выборе нужно учитывать условия трассы, стойкость изоляции и оболочки к кислотам, маслам, высоким температурам и другим внешним факторам.
На химических производствах, очистных сооружениях, нефтебазах и портовых терминалах требуются устойчивые к агрессивным средам кабельные линии. Их подбирают по сечению и номинальному напряжению, оценивая коррозионную активность грунта, блуждающие токи, рабочий диапазон температур. Для кабеля для агрессивных сред решающее значение имеет конструкция: материал изоляции, оболочка и наружный покров.
Виды агрессивных сред и их воздействие на кабель
Разрушающие факторы условно делятся на 4 группы. Они воздействуют на кабель совместно, поэтому изделие подбирают сразу по нескольким параметрам.
Химически агрессивные среды
Коррозионную активность грунта по ГОСТ определяют по удельному электрическому сопротивлению, потере массы образца, плотности катодного тока. Вспомогательным критерием служит водородный показатель (pH). Настораживающими считаются значения pH ниже ~4,5 и выше ~9: в таких грунтах стальные ленты брони и алюминиевые оболочки разрушаются за несколько сезонов.
Пары кислот и щелочей в гальванических и травильных отделениях действуют иначе. Они разрушают наружное покрытие и открытые металлические элементы кабеля. Поэтому его защищают шланговым покровом или выносят в закрытые трубы.
Нефтепродукты и ароматические углеводороды — бензол, толуол — вызывают набухание поливинилхлорида (ПВХ), из-за чего оболочка теряет плотность и механическую прочность. Стойкость к маслам и топливу дают фторопласт, этиленпропиленовая резина и специальные маслобензостойкие композиции ПВХ.
Озон, который выделяют мощные тиристорные преобразователи и озонаторные установки на водоканалах, разрушает резины на основе натурального каучука и нестабилизированный поливинилхлорид.
Повышенная влажность, подземная и подводная прокладка
Если появляется прокол шланга или трещина в металлической оболочке кабеля, вода попадает к изоляции. Сопротивление падает, дальше следует пробой. Поэтому в обводнённых грунтах и на подводных переходах применяют конструкции с герметичной свинцовой оболочкой и усиленным покровом.
Ещё один фактор, воздействующий на кабель при подземной прокладке, — блуждающие токи от рельсового транспорта и систем электрохимической защиты трубопроводов. Электрокоррозия разрушает металлические покровы быстрее почвенной. Чтобы этого избежать, применяют средства защиты: электродренажи, катодную поляризацию, протекторы.
- Материал жилы
- Медь
- Материал изоляции
- БП
- Термический барьер
- Нет
- Экран
- Нет
- Бронепокров
- Стальные ленты
- Производитель
- Siemens
- Производитель
- Phoenix Contact
- Производитель
- Phoenix Contact
- Производитель
- Phoenix Contact
Экстремальные температуры и перепады
Предельная температура жилы задана материалом изоляции:
- +70 °C — для ПВХ;
- +90 °C — для сшитого полиэтилена и этиленпропиленовой резины;
- +200 °C и выше — для фторопласта.
Для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией длительно допустимые значения ПУЭ разграничивает по классу напряжения:
- +80 °C — до 3 кВ;
- +65 °C — для 6 кВ;
- +60 °C — для 10 кВ;
- +50 °C — для 20–35 кВ.
Режим короткого замыкания ограничен +200 °C для бумажной изоляции до 10 кВ и +125 °C — для 20–35 кВ.
Ограничения есть и по минимальным значениям. Кабели с пластмассовой изоляцией и оболочкой прокладывают без предварительного прогрева при температуре не ниже −15 °C, с бумажной пропитанной изоляцией — не ниже 0 °C.
Механические нагрузки и абразивное истирание
Абразивное воздействие возникает там, где кабель тянут по каменистому грунту без роликов, укладывают на металлоконструкции без прокладок или подвергают постоянным перегибам.
Для подвижного оборудования — кранов, погрузочных машин, буровых установок — требуются гибкие конструкции с резиновыми изоляцией и оболочкой. Например, кабель КГ.
Материалы изоляции и оболочки: что защищает от разных сред
Поливинилхлорид сохраняет свойства в кислотах и щелочах, но ограниченно работает с ароматическими углеводородами, не устойчив к озону и ультрафиолету без стабилизаторов. Полиэтилен превосходит его по влагостойкости, но в контакте с нефтепродуктами набухает.
Этиленпропиленовая резина сочетает маслостойкость с гибкостью. Применяется там, где линия испытывает и химическое воздействие, и перегибы. Фторопласт устойчив практически ко всем реагентам, высоким температурам, поэтому его используют для кабелей, рассчитанных на наиболее тяжёлые участки химических производств. Резины на основе натурального каучука к кислотам и маслам неустойчивы.
Металлическая оболочка образует отдельный барьер между средой и жилами, за счёт чего изоляция под ней дольше сохраняет свойства. Свинцовая — герметична, корродирует медленно, алюминиевая легче и дешевле, но без шлангового покрова в грунте служит недолго. Стальная броня решает задачу механической защиты, но сама нуждается в защите от коррозии.
Критерии подбора кабеля для агрессивных сред
- Коррозионная активность грунта по pH и результатам изысканий. От неё зависит тип металлической оболочки и защитного покрова.
- Наличие блуждающих токов на трассе. При опасных значениях применяют марки с усиленным защитным покровом типа 2л и подключают электрохимическую защиту.
- Способ прокладки. Земля, туннель, эстакада, труба, водная преграда.
- Диапазон температур эксплуатации и температура монтажа. С учётом сезона работ.
- Номинальное напряжение, сечение и материал жилы.
- Механические параметры. Растягивающие усилия, вибрация, риск повреждения при земляных работах.
- Пожарные требования помещения, требования к дымообразованию.
Марки кабеля для агрессивных сред: сравнение
Кабели с бумажной пропитанной изоляцией изготавливают по ГОСТ 18410, защитные покровы к ним — по ГОСТ 7006. Внутри этой группы марки различаются. Это определяет допустимые условия прокладки.
Без наружного покрова выпускают кабель СГ с медной жилой. Его алюминиевожильные аналоги — АСГ и ААГ с алюминиевой оболочкой. Эти марки предназначены для туннелей, коллекторов и производственных помещений, где нет наружного агрессивного воздействия. Для прокладки в грунте они не подходят.
Броня из двух стальных лент есть у кабелей СБ и АСБ. Их прокладывают в грунтах низкой и средней коррозионной активности при отсутствии растягивающих усилий.
Покров типа Бл с подушкой под бронёй и наружным слоем пропитанной нити расширяет область применения до грунтов высокой активности. Так работают кабели СБл и АСБл. В зонах блуждающих токов вместо них используют исполнения с покровом 2л.
Шланговый покров марки ААШв допускает прокладку в грунтах любой коррозионной активности, если на кабель не действуют растягивающие усилия. Броня у этой марки не предусмотрена. Электрохимическую защиту шланг также не заменяет.
Небронированный АВВГ применяют в помещениях, каналах и на эстакадах, в земле его не укладывают. Для траншей предназначены бронированные кабели ВБШв (ВБбШв) с медной жилой и АВБШв — с алюминиевой. У обеих марок броня из стальных лент закрыта наружным шлангом из поливинилхлорида.
Нормативная база
Условия эксплуатации зависят от климатического исполнения и категории размещения по ГОСТ 15150. Примеры:
- У — для умеренного климата;
- ХЛ — для холодного;
- категория 1 — для открытого воздуха;
- 5 — для помещений с повышенной влажностью.
Гибкие кабели для нестационарной прокладки выпускают по ГОСТ 24334-2020. Степени защиты оболочек муфт, вводов и распределительных устройств классифицируют по ГОСТ 14254-2015.
Продукция на напряжение 50–1000 В переменного тока и 75–1500 В постоянного подпадает под ТР ТС 004/2011 и подтверждает соответствие в форме, установленной регламентом. Сертификат или декларация выдаётся на определённые марки, сечения и напряжения.
Способы прокладки кабеля в агрессивных средах
Выбор способа зависит от того, какой фактор преобладает на участке: повышенная влажность, химическое или механическое воздействие.
В защитных трубах и коробах
Трубы из полиэтилена, ПВХ или стеклопластика применяют на вводах в здания, при пересечении дорог и на участках с проливами реагентов. Такая защита принимает на себя истирание и другие воздействия. Кабель внутри остаётся сухим при условии герметизации торцов. Стальной короб в кислых грунтах требует собственной антикоррозионной защиты.
Открытая прокладка с бронёй и экранированием
На эстакадах и в кабельных сооружениях химических цехов линии крепят на конструкциях с шагом, исключающим провисание, и с прокладками в местах опоры. Крепление выполняют за оболочку кабеля целиком.
Экран заземляют по проекту, марку выбирают с наружным шланговым покровом. На открытом воздухе он защищает металл от осадков и промышленных аэрозолей. В сухих помещениях и лотках без риска механических повреждений достаточно кабеля в небронированном исполнении.
Подземная и подводная прокладка
Глубина заложения по ПУЭ составляет 0,7 м для линий до 20 кВ и 1 м для 35 кВ. При пересечении улиц и площадей — 1 м вне зависимости от напряжения. На вводах в здания на участках до 5 м допускается 0,5 м.
Трассы через агрессивные грунты по возможности обходят, при вынужденной прокладке применяют марки с усиленными покровами и защиту от блуждающих токов. Кабель укладывают с запасом по длине змейкой, без волочения по каменистому дну траншеи.
На подводных переходах используют конструкции с герметичной металлической оболочкой и проволочной бронёй, рассчитанной на растягивающие усилия.
Распространённые ошибки при выборе и монтаже кабеля для агрессивных сред
- Марка подобрана по напряжению и сечению без данных о pH грунта. В кислой или щелочной среде броня разрушается раньше срока.
- Кабель с алюминиевой оболочкой без шлангового покрова уложен в грунт. Такие конструкции рассчитаны на туннели и помещения.
- Наличие блуждающих токов не проверено, электродренаж не смонтирован. Либо дренажный провод не имеет надёжного контакта с заземляющим устройством.
- Барабан раскатан волочением по траншее без роликов. Твёрдые включения прорезают шланг и подушку, дефект остаётся незамеченным до пробоя.
- Монтаж пластмассовых конструкций проведён при температуре ниже −15 °C без предварительного прогрева. Это запрещено ПУЭ и приводит к трещинам в пластикате.
- Разность уровней трассы превышает паспортное значение для марки с вязкой пропиткой. Стопорные муфты не установлены.
- Торцы защитных труб не герметизированы. Короб работает как накопитель влаги и реагентов.
Подводим итоги
Ресурс кабельной линии при прокладке в агрессивных средах определяется соответствием конструкции условиям эксплуатации. Результаты изысканий по грунту, измерения блуждающих токов, температурный режим участка формируют исходные данные для выбора материала изоляции, типа оболочки и защитного покрова, технологии монтажа. Устойчивый к агрессивной среде кабель, уложенный с нарушениями, отработает не дольше неподходящей марки.
Чтобы подобрать изделие, которое точно прослужит долго, обратитесь за помощью к специалистам. Например, к консультантам компании «СтройТехСнабжение». Наши сотрудники помогут подобрать исполнение под параметры проекта и оформить заказ.
Источники информации
- ГОСТ 7006-72: «Покровы защитные кабелей. Конструкция и типы, технические требования и методы испытаний».
- ГОСТ 18410-73: «Кабели силовые с пропитанной бумажной изоляцией».
- ГОСТ 31996-2012: «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией».
- ГОСТ 24334-2020: «Кабели силовые для нестационарной прокладки».
- «Предназначение и конструктивные особенности кабеля ААШв» — «СтройТехСнабжение».
- ГОСТ 15150-69: «Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды».
- ГОСТ 14254-2015: «Степени защиты, обеспечиваемые оболочками (Код IP)».
Может быть интересно
Поливинилхлорид (ПВХ) - твердый при комнатной температуре термопластичный полимер, имеющий аморфную структуру. В природных условиях материал обладает характеристиками одинаково направленными по всей структуре. Электроизоляционные качества его относительно низкие от 26 до 28 МВ/м, тем не менее, вследствие многочисленных положительных свойств, таких как устойчивость, к воздействию растворов кислот, солей и щелочей он приобрел широчайшую область применения в качестве изоляции электропроводниковой продукции.
Выберите город
- Москва
- Пермь
- Санкт-Петербург
- Астрахань
- Барнаул
- Белгород
- Волгоград
- Вологда
- Воронеж
- Екатеринбург
- Ижевск
- Казань
- Кемерово
- Киров
- Краснодар
- Красноярск
- Липецк
- Магнитогорск
- Набережные Челны
- Нижний Новгород
- Новокузнецк
- Новосибирск
- Новый Уренгой
- Омск
- Оренбург
- Пенза
- Ростов-на-Дону
- Рязань
- Самара
- Саратов
- Севастополь
- Смоленск
- Ставрополь
- Сургут
- Томск
- Тюмень
- Ульяновск
- Уфа
- Челябинск
- Чита