Кабель искробезопасных цепей

Кабели искробезопасных цепей представляют собой специализированный тип кабельно-проводниковой продукции, предназначенный для работы в системах, где применяется вид взрывозащиты «искробезопасная электрическая цепь» (Ex i). Их ключевая задача — не допустить возникновения искры или термического эффекта, способного воспламенить взрывоопасную газовую, паровую или пылевую среду.

1. Концепция искробезопасной цепи

Искробезопасная цепь (Intrinsically Safe Circuit) — это электрическая цепь, в которой ни при нормальных условиях, ни при стандартных неисправностях (например, обрыв или короткое замыкание) не может возникнуть искра или тепловой эффект с достаточной энергией для воспламенения конкретной взрывоопасной атмосферы.

Энергия в таких цепях строго ограничивается с помощью барьерных устройств искробезопасности (искрозащитных барьеров), которые устанавливаются в безопасной зоне. Кабель является неотъемлемой частью этой системы, и его параметры напрямую влияют на уровень безопасности.

2. Конструкция кабеля для искробезопасных цепей

Конструкция такого кабеля тщательно продумана для минимизации рисков.

1. Токопроводящие жилы:

• Материал: Медь.
• Строение: Как правило, однопроволочные (монолитные), класс гибкости 1. Это связано с тем, что в стационарных искробезопасных цепях не требуется частая гибкость, а однопроволочная жила обеспечивает более стабильные электрические параметры.
• Сечение: Обычно небольшое, так как токи в искробезопасных цепях невелики. Стандартный ряд: 0.5 мм², 0.75 мм², 1.0 мм², 1.5 мм², 2.5 мм².

2. Изоляция жил:

• Материал: Поливинилхлорид (ПВХ), полиэтилен (ПЭ) или другие подходящие диэлектрики.
• Цветовая маркировка: Строго регламентирована для идентификации и предотвращения ошибок при монтаже. Часто используется сплошная окраска жил в синий цвет — общепринятый маркер для искробезопасных цепей.

3. Скрутка:

• Изолированные жилы скручиваются парами или тройками, что помогает минимизировать индуктивность и емкость между цепями.

4. Экран:

• Критически важный элемент. Выполняется из медной или алюминиевой фольги с дренажной жилой или оплетки из медных луженых проволок.
• Назначение:
  • Защита низкоуровневых сигналов цепей (например, от датчиков 4…20 мА) от мощных электромагнитных помех (ЭМП), создаваемых силовым оборудованием.
  • Предотвращение проникновения энергии извне в искробезопасную цепь.
  • Снижение влияния между самими искробезопасными цепями при их совместной прокладке.

5. Оболочка:

• Материал: ПВХ, полиэтилен, реже полиуретан (PUR) для стойкости к маслам и истиранию.
• Цвет: Часто синий. Это не просто рекомендация, а требование многих стандартов (например, МЭК 60079-14) для быстрого и безошибочного визуального определения назначения кабеля. Синий цвет однозначно указывает, что это кабель для цепей Ex i.

3. Ключевые требования и параметры

Для искробезопасных цепей важны не только механические и климатические характеристики кабеля, но и его электрические параметры, которые напрямую влияют на расчет уровня безопасности.

1. Электрические параметры (на единицу длины):
   • Сопротивление жилы (R): Влияет на падение напряжения в цепи.
   • Индуктивность (L): Вместе с током определяет энергию, запасенную в магнитном поле.
   • Емкость (C): Вместе с напряжением определяет энергию, запасенную в электрическом поле.
   • Соотношение L/R: Этот параметр используется для классификации цепей и выбора соответствующего искрозащитного барьера.
2. Механические и климатические характеристики:
   • Стойкость к маслу, химикатам.
   • Рабочий температурный диапазон.
   • Устойчивость к распространению горения.

4. Правила прокладки и монтажа

Прокладка кабелей искробезопасных цепей регламентируется строгими правилами (ПУЭ, ГОСТ Р МЭК 60079-14), чтобы сохранить их искробезопасные свойства.

1. Физическое разделение: Кабели искробезопасных цепей должны быть физически отделены от кабелей силовых и других цепей, не относящихся к Ex i.
   • Минимальное расстояние: Не менее 50 мм.
   • Разделительные перегородки: Если расстояние выдержать невозможно, кабели должны быть разделены заземленным металлическим разделителем или проложены в отдельных кабельных лотках с перегородкой.
2. Маркировка: Все кабели, муфты, коробки должны иметь четкую маркировку, обычно синим цветом или соответствующими бирками.
3. Экранирование и заземление:
   • Экран кабеля должен быть непрерывным на всем протяжении цепи.
   • Экран заземляется только в одной точке, как правило, в безопасной зоне. Многоточечное заземление экрана может создать контуры заземления, что приведет к наведению помех и нарушению искробезопасности.
4. Использование отдельной прокладки: Для таких кабелей рекомендуется использовать отдельные кабельные лотки, каналы или трубы, окрашенные в синий цвет.

5. Маркировка кабелей

Маркировка включает в себя не только стандартные данные (сечение, напряжение, производитель), но и указание на назначение, например:

• Надпись: «Искробезопасная цепь» или «Intrinsically Safe».
• Цвет оболочки: Синий.
• Марка кабеля: Специализированные марки, например, КИП (Кабель Искробезопасный Прокладки), КВИ и другие, разработанные по ТУ.

6. Области применения

Кабели для искробезопасных цепей применяются во всех отраслях с наличием взрывоопасных зон:

• Нефтегазовая промышленность: Буровые платформы, НПЗ, компрессорные станции.
• Химическая и нефтехимическая промышленность: Производства, где используются легковоспламеняющиеся газы и жидкости.
• Фармацевтическая промышленность: Процессы с использованием спиртов и растворителей.
• Угольные шахты: Из-за наличия метана и угольной пыли.
• Мукомольные и зерноперерабатывающие комбинаты: Из-за взрывчатости мучной и зерновой пыли.

7. Отличие от обычных кабелей контроля

Хотя кабели искробезопасных цепей могут быть похожи на обычные контрольные кабели (КВВГэ, КВБбШв и др.), ключевые отличия заключаются в следующем:

• Цвет оболочки: Синий для быстрой идентификации.
• Удельное внимание электрическим параметрам (L, R, C): Они должны быть известны и учтены при расчете цепи.
• Строгие правила прокладки: Обязательное разделение с силовыми цепями.
• Непрерывность и правильное заземление экрана.

Заключение

Кабель для искробезопасных цепей — это не просто проводник, а активный компонент системы взрывозащиты. Его неправильный выбор или монтаж могут свести на нет всю концепцию искробезопасности, создав потенциальный источник воспламенения.

Ключевые принципы:

1. Идентификация: Использование кабелей в синей оболочке.
2. Разделение: Физическое отделение от силовых и других цепей.
3. Экранирование: Обязательное применение экранированных кабелей с правильным одноточечным заземлением.
4. Учет параметров: Учет индуктивности, емкости и сопротивления кабеля при расчете и сертификации искробезопасной цепи.

Грамотное применение специализированных кабелей в совокупности с искрозащитными барьерами и соблюдением правил монтажа позволяет создавать надежные и безопасные системы управления и контроля на объектах с повышенной взрывопожароопасностью.