Cablu (probabil prin germană Kabel sau olandeză kabel din franceză câble , din latină carulum „lasso”) - unul dintre tipurile de linii de transmisie , un dispozitiv pentru transmiterea energiei electromagnetice sau a semnalelor de la un obiect la altul. [1] Pentru transmiterea semnalului în linii pneumatice lungi, se folosește un cablu pneumatic . [2] [3] Din punct de vedere istoric , cablul era o frânghie țesută din sârmă. Pentru a face referire la cablurile telegrafice, telefonice și de alimentare, a fost folosit termenul de cablu electric . [patru]
Pentru cablurile electrice de comunicații, energia electromagnetică a oscilațiilor de înaltă frecvență este concentrată în principal în izolație; purtătorul nu sunt nucleele, ci mediul din jurul lor. Miezurile cablului de comunicație stabilesc doar direcția de mișcare a energiei. [5]
Producția comercială de cabluri telegrafice a început în Anglia în 1851. Tehnologia de producere a cablurilor telegrafice s-a dezvoltat pe baza producției de cabluri. Înainte de crearea producției specializate de cabluri, cablurile erau fabricate, printre altele, la fabricile de frânghii. Producția de cabluri de alimentare a evoluat de la tehnologia cablurilor de curent scăzut . Cea mai veche fabrică de cabluri din Germania, Carlswerk, a fost construită în 1874. [6] :5
În 1878, inginerul de procese M. M. Podobedov a organizat primele ateliere de artizanat din Rusia pe insula Vasilyevsky din Sankt Petersburg pentru producția de conductori cu izolație din mătase și bumbac, care au angajat mai mulți oameni. În același loc, a creat o întreprindere mică „Producția rusă de conductori izolați de electricitate de către Podobedov, Leburde și Co”, transformată în 1888 în uzina „Producția rusă de fire electrice” de M. M. Podobedov. La 25 octombrie 1879, lui Werner von Siemens ( Siemens și Halske ) i s-a eliberat un certificat pentru producția de lucrări în uzina pe care a construit-o pentru fabricarea de sârmă izolată și de telegraf în partea Vasilyevsky din Sankt Petersburg (mai târziu uzina Sevkabel). ) [7] .
Designul constă din unul sau mai mulți conductori (nuclee) izolați unul de celălalt sau fibre optice închise într-o manta [8] . Pe lângă miezuri și izolație, cablul poate conține un ecran , miez, umplutură, armătură din oțel sau sârmă, manta metalică, manta exterioară. Fiecare element structural este necesar pentru ca cablul să funcționeze în anumite condiții de mediu.
Spre deosebire de un cablu, firele nu pot fi proiectate pentru așezarea sub apă și în pământ. [9] :84 Primul cablu offshore (1850) nu avea înveliș, izolația miezului era rezistentă la umiditate, iar armura era folosită pentru protecție. [9] :103
Există, de asemenea, cabluri care combină funcțiile de transmitere și emitere a semnalelor radio ( cablu radiant ) sau de conversie a energiei electrice în căldură pe o distanță lungă ( cablu de încălzire ).
Grupurile omogene de produse de cablu includ cabluri:
Cablurile sunt, de asemenea, împărțite în funcție de:
Standardul ISO 11801 2002 descrie în detaliu clasificarea cablurilor.
Conductoarele din cabluri sunt realizate din următoarele materiale:
Miezurile purtătoare de curent ale cablurilor de alimentare sunt normalizate conform secțiunii [11] . Conductorul interior al cablurilor de radiofrecvență și de comunicații coaxiale, miezurile cablurilor de comunicații simetrice, miezurile de cabluri pentru semnalizare și blocare sunt standardizate în funcție de diametrul lor [12] .
În cazurile în care cablurile trebuie etanșate (de exemplu, pentru cablurile de navă), golurile dintre firele miezurilor toroane sunt umplute cu un compus de etanșare [13] .
Diametrul conductoarelor de cupru cu un singur fir de cabluri simetrice de înaltă frecvență, stație, telefon (pentru conectarea și liniile de abonat ale rețelelor telefonice locale) trebuie să corespundă domeniului: 0,32; 0,4; 0,5; 0,64; 0,7; 0,9; 1,2 mm; pentru conductori torți - diametrul firelor de cupru (0,1 ... 0,52) mm, numărul de fire de la 7 la 19 [14] .
Mantaua cablului este concepută pentru a proteja conductorii și izolatorii de influențele externe, în primul rând de umiditate, ceea ce duce la o încălcare a izolației cablurilor electrice, precum și la tulburarea fibrelor optice.
Mantaua cablului poate consta dintr-unul sau mai multe straturi de etanșare și de întărire; ca aceste straturi pot fi utilizate diverse materiale: țesătură , materiale plastice , metal , cauciuc etc. Cablurile pentru transmiterea semnalelor electrice pot fi echipate cu un ecran din plasă metalică, tablă (folie) sau folie polimerică cu un strat subțire de metal.
Compușii PVC utilizați în produsele de cablu sunt împărțiți în trei grupuri principale:
PVC dur are un conținut ridicat de clor (aproximativ 57%) și este greu de aprins. Un kilogram de PVC solid eliberează 350 de litri de acid clorhidric gazos, care, atunci când este dizolvat, poate da mai mult de 2 litri de acid clorhidric concentrat (25%).
PVC moale sau compus din plastic pentru cablu este utilizat pentru izolarea cablurilor. Acest material conține 50% din diverși aditivi (plastifianți etc.), care modifică foarte mult proprietățile combustibile ale polimerului. Plastifianții încep să se volatilizeze deja la 200 °C și se aprind. Conținutul de clor este redus la aproximativ 35% și nu este suficient pentru a preveni răspândirea incendiului. Cu toate acestea, cu o eliberare puternică de clorură de hidrogen, PVC solid, îndepărtat din vatră, nu se aprinde și focul se stinge.
Datorită diferenței de temperatură, tirajul creat în puțurile cablurilor, gazele care conțin acid clorhidric sunt îndepărtate de foc, pătrund în tabloul de distribuție și încăperile echipamentelor și se depun pe echipament [16] .
La începutul anilor 1980, cerințele privind siguranța la incendiu a cablurilor au fost reduse în principal la nepropagarea focului de-a lungul lungimii produselor de cablu așezate individual sau în pachete. Pentru aceasta, s-au folosit mantale de produse de cablu din compuși plastici de clase O-40, GOST 5960-72 (cabluri VVG, AVVG) [17] ; la testarea compusului plastic , o probă de 130 mm lungime, 10 mm lățime și 2 mm grosime este introdusă în flacăra unui arzător cu gaz sau alcool cu menținerea în flacără la un unghi de 45 ° până la aprindere, după care se prelevează proba. din flacără și trebuie să se stingă în cel mult 30 de secunde [ 18] , iar NGP 30-32 (NGP 40-32) (TU 1328-86) [19] .
Au fost efectuate studii experimentale simulând pozarea cablurilor într-o încăpere cu pericol de incendiu. Cablurile AVVG 3x25+1x16 au fost așezate orizontal pe tăvi și acoperite cu un strat de rumeguș. La așezarea în trei rânduri și 14 cabluri la rând, traseul cablului a ars complet pe toată lungimea. Totodată, s-au înregistrat viteze: pe rândul inferior 0,00154 m/s, pe rândul din mijloc 0,00167 m/s, pe rândul superior 0,00170 m/s [20] .
GOST 5960-72 „Plastic din clorură de polivinil pentru izolarea și învelișurile de protecție ale firelor și cablurilor” a fost dezvoltat și pus în vigoare la 1 ianuarie 1974, are 9 modificări. Din 1991, lucrările privind efectuarea de modificări tehnice la GOST 5960-72 au fost întrerupte. Dezvoltări și modificări ulterioare ale claselor existente de compuși PVC au fost oficializate sub formă de specificații [21] . De la 1 iulie 2010, efectul pe teritoriul Federației Ruse al standardelor GOST 6323-79 „Fire cu izolație din clorură de polivinil pentru instalații electrice. TU" și GOST 16442-80 "Cabluri de alimentare cu izolație din plastic. TU” și a pus în aplicare GOST R 53768-2010 „Fire și cabluri pentru instalații electrice pentru o tensiune nominală de 450/750 V inclusiv. OTU" și GOST R 53769-2010 "Cabluri de alimentare cu izolație din plastic pentru o tensiune nominală de 0,66; 1 și 3 kV. OTU” [22] . De la 1 ianuarie 2014, efectul pe teritoriul Federației Ruse a standardelor GOST R 53768-2010 „Firme și cabluri pentru instalații electrice pentru o tensiune nominală de 450/750 V inclusiv. OTU" și GOST R 53769-2010 "Cabluri de alimentare cu izolație din plastic pentru o tensiune nominală de 0,66; 1 și 3 kV. OTU” și a pus în aplicare GOST 31947-2012 „Fire și cabluri pentru instalații electrice pentru tensiune nominală până la 450/750 V inclusiv. OTU" și GOST 31996-2012 "Cabluri de alimentare cu izolație din plastic pentru o tensiune nominală de 0,66; 1 și 3 kV. OTU” [23] .
Hârtia de cablu în conformitate cu GOST 23436-83 pentru izolarea cablurilor de alimentare pentru tensiuni de până la 35 kV gradele K și KMP este fabricată din pastă sulfat nealbită, grad KM - din pastă sulfat nealbită pentru hârtie de cablu multistrat. Hârtia de cablu în conformitate cu GOST 645-79 pentru izolarea cablurilor pentru tensiuni de la 110 la 500 kV este fabricată din pastă specială nealbită cu sulfat, tipurile de hârtie KVM (multistrat) și KVMS (stabilizată cu mai multe straturi) sunt produse cu netezime la mașină și calitatea hârtiei KVMSU ( multistrat stabilizat compactat) - calandrat [24] .
Cablurile moderne sunt realizate cu izolație XLPE și sunt utilizate în rețele de diferite clase de tensiune (până la 500 kV). Utilizarea polietilenei reticulate oferă proprietăți dielectrice ridicate ale izolației, proprietăți mecanice ridicate, condiții termice mai ridicate în comparație cu izolația hârtie-ulei, fiabilitatea și durabilitatea cablurilor. Manșoanele de cablu termocontractabile sunt utilizate pentru o conexiune eficientă [25] .
Răspândirea focului în turnul de televiziune Ostankino de sus în jos sa datorat topirii curgătoare a tecii de polietilenă a alimentatoarelor . În condiții de laborator, viteza de propagare a flăcării a fost de 0,25-0,50 m/min; în timpul unui incendiu la turnul TV, din cauza temperaturii volumetrice ridicate, viteza de propagare a crescut de 2-4 ori, în timp ce picăturile arzătoare de polietilenă căzute au creat incendii secundare.
Datorită temperaturii ridicate din focarul și conductivității termice ridicate a miezurilor de cupru, protecția la foc a alimentatoarelor de antene nu a fost eficientă. Ca protecție împotriva incendiilor, s-a folosit vopsea pentru învelișul de polietilenă a alimentatoarelor, iar suprafața a fost izolată cu pânză din fibră de sticlă. Structura ignifuga s-a lăsat și a căzut în timpul arderii intense a polietilenei din interior. Pe lângă arderea activă a alimentatoarelor care aveau învelișuri exterioare combustibile din polietilenă, a contribuit și arderea altor cabluri care nu erau protejate de ignifuge [26] .
Un cablu umplut cu ulei este un cablu cu exces de presiune creat de ulei, care face parte din izolația de hârtie impregnată și prevăzut pentru compensarea schimbărilor de temperatură în volumul de ulei.
Un cablu umplut cu ulei într-o conductă este un cablu umplut cu ulei cu miezuri ecranate individual, închise într-o conductă care servește drept manta [27] .
Dezvoltarea incendiilor în încăperile de cabluri cu cabluri în conducte umplute cu ulei în condiții egale de schimb de gaze are loc mai intens decât la cablurile aeriene. Acest lucru se datorează faptului că uleiul din conducte se află la o temperatură de 35-40 ° C sub presiune în exces și, atunci când conducta este depresurizată, se răspândește, mărind zona de ardere [28] .
În Rusia, au fost produse cabluri pentru o tensiune de 110-500 kV cu fitingurile necesare. Ieșit din producție din 2005, iar în prezent liniile existente sunt înlocuite cu cabluri de înaltă tensiune cu izolație XLPE.
Model fizic de plajă într-o cutie metalică cu capac:
Când sunt expuse la curent de suprasarcină, miezul conductor, izolația și mantaua cablului sunt încălzite. Când temperatura limită este atinsă, încep reacțiile chimice de descompunere termică și gazeificare a materialului izolator și a mantalei cablului. Produșii de descompunere termică rezultați sunt încălziți și amestecați cu aer, are loc oxidarea termică. Când sunt atinse valorile critice ale concentrației produselor de descompunere termică în aer și temperatura amestecului de gaze, are loc aprinderea [30] .
Multe cabluri împrăștie arderea în timpul pozării în grup sau a unei singure, având mantale din compus PVC obișnuit (AVVG, VVG, KVVG etc.) sau chiar polietilenă (TPP) [31] . Cablurile VVG și NRG cu numărul lor într-un mănunchi de cinci sau mai multe în majoritatea cazurilor răspândesc arderea într-un aranjament vertical [32] .
Puterea calorică mai mică a izolației cablurilor care împrăștie arderea este de la 16,9 la 19,2 MJ/kg, iar pentru NG și rezistente la foc de la 22,5 la 25,2 și respectiv 32 MJ/kg [33] .
Răspândirea arderii de-a lungul liniilor de cablu și cablajului electric depinde de raportul dintre căldura de ardere și volumul mănunchiului de cabluri și/sau fire (volumul include golurile de aer dintre cabluri și fire) [34] .
Exploatarea în centrale electrice și alte centrale electrice a cablurilor care îndeplinesc doar cerințele de ignifugare pentru un singur cablu a fost asociată cu un număr semnificativ de incendii, ducând la pagube mari. În 1984-1986, produse de cablu de aplicare în masă au fost dezvoltate la Institutul de Cercetare All-Russian al industriei cablurilor, care nu răspândesc arderea în timpul așezării în grup. Inițial, astfel de cabluri și fire au fost folosite în centralele nucleare, dar apoi aceste produse prin cablu au fost folosite în alte industrii. Indicele „ng” a fost introdus în desemnarea mărcilor de cabluri de acest tip [35] . Conform statisticilor, din 1990 până în 2008, la centralele nucleare nu a avut loc arderea cablurilor de tip „ng” [33] .
În compoziția chimică a mantalelor cablurilor marcate „ng” există elemente din seria halogenului. Cablul are o rezistență crescută la răspândirea arderii și aprinderea din scurtcircuite. Cu toate acestea, arderea acestuia într-un incendiu, atunci când este el însuși expus la flăcări, poate duce la creșterea nivelului de toxicitate a produselor de ardere. Prin urmare, utilizarea lor în metrourile din Europa de Vest a fost interzisă la sfârșitul anilor 1970 [36] .
Pentru a rezolva problemele asociate cu emisia și fumul, a fost creată o clasă de materiale de cablu care nu conțin halogeni, adică nu emit gaze corozive și au un nivel semnificativ mai scăzut de emisie de fum - așa-numitele compoziții. Compozițiile de cablu fără halogen sunt dezvoltate din necesitatea creșterii indicelui de oxigen la valori de ordinul 35...40. Acest lucru se realizează prin introducerea de ignifugă-hidroxizi în polimerul inițial. La scară industrială se folosesc hidroxizi de aluminiu Al (OH) 3 și magneziu Mg (OH) 2 de origine sintetică și naturală. Mecanismul acțiunii ignifuge a hidroxizilor este absorbția unei cantități mari de căldură datorită eliberării apei odată cu creșterea temperaturii. Polimerii de bază pentru compozițiile industriale fără halogeni sunt în principal copolimeri de etilenă: acetat de etilen vinil (EVA), polimeri de etilen-acrilat (EMA, EEA, EBA), copolimeri metalocen etilenă-octenă (mULDPE) și copolimeri etilenă-propilenă (EPR/EPDM). ) [ 37] .
Rezistența la căldură a unui dielectric este capacitatea unui dielectric de a rezista la expunerea la temperaturi ridicate pentru un timp comparabil cu perioada de funcționare normală, fără o deteriorare inacceptabilă a proprietăților sale. Sinonime sunt termenii: rezistență la temperatură, rezistență la căldură, stabilitate termică, stabilitate termică [38] .
Rezistența la foc este un parametru care caracterizează performanța unui produs de cablu, adică capacitatea unui produs de cablu de a continua să-și îndeplinească funcțiile specificate atunci când este expus la și după expunerea la o sursă de flacără pentru o anumită perioadă de timp [39] .
Terminațiile produselor prin cablu, de regulă, trebuie pregătite înainte de instalare. Procesul de pregătire a unui cablu pentru conectare se numește tăierea cablului. Cel mai adesea, aceasta înseamnă îndepărtarea izolației la lungimea necesară, instalarea de conectori sau capse de cablu, marcarea firelor, electrice și impermeabilizarea terminațiilor.
Sertizarea este utilizată la terminarea și conectarea miezurilor de cablu din aluminiu (cupru), care se bazează pe principiul indentării locale a părții tubulare a urechii metalice (conform GOST 9581-68 sau GOST 7368-70) sau a manșonului de conectare în miez de cablu. În acest caz, firele miezului sunt compactate și se formează un contact electric de încredere. Instrumentul folosit este o sertizor . Secțiunea transversală a miezurilor de cablu permisă pentru sertizare este de la 4 la 240 mm². Înainte de sertizarea miezurilor de sector, acestea pot fi preformate (rotunjite). Instrucțiunile privind domeniul de sertizare sunt date în „Instrucțiuni pentru terminarea și conectarea conductorilor de aluminiu și cupru ale cablurilor izolate” МН139-67 MMSS СССС și în completarea acestuia.
Ca alternativă, aplicați:
Pătrunderea umezelii în cablu dăunează atât cablurilor electrice (datorită scăderii rezistenței de izolație, până la defalcare, coroziunea miezurilor conductoare), cât și optice (datorită întunecării fibrei optice). Pentru a proteja cablurile de comunicație de umiditate, se utilizează un umplutură hidrofobă , precum și instalații de semnal compresor care furnizează aer uscat de înaltă presiune către cablu. Capetele cablului după tăiere trebuie acoperite. De asemenea, pentru a detecta deteriorarea cablului asociată cu o încălcare a etanșeității mantalei acestuia, cablului poate fi furnizat gaz indicator , al cărui punct de scurgere poate fi detectat cu mare precizie folosind detectoare de scurgeri [40] .
![]() |
|
---|---|
În cataloagele bibliografice |
|