Шахтные гибкие кабели представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для эксплуатации в условиях подземных горных выработок, включая шахты, рудники и тоннели. Их ключевая особенность – сочетание высокой гибкости, необходимой для частых перемещений и изгибов, с исключительной механической прочностью, масло-бензостойкостью и повышенными требованиями к пожарной безопасности. Данные кабели являются основным средством передачи электроэнергии и сигналов к подвижным механизмам, таким как комбайны, проходческие комплексы, конвейеры, электровозы и погрузочные машины.
Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: номинальному напряжению, назначению, гибкости и материалу изоляции и оболочки.
Конструкция шахтного гибкого кабеля представляет собой многослойную систему, каждый элемент которой выполняет критически важную функцию.
Изготавливается исключительно из меди высокой чистоты (не ниже М1 по ГОСТ). Жила – многопроволочная, класса гибкости не ниже 5 по ГОСТ 22483. Количество проволок и их диаметр подбираются для обеспечения максимальной гибкости и стойкости к переменным изгибам. Для высоковольтных кабелей жилы могут быть секторной или сегментной формы для компактности.
Наносится экструзионным способом для обеспечения равномерной толщины. В резиновых кабелях применяется бутиловая или этиленпропиленовая (EPDM) резина, обладающая высокой эластичностью и электрической прочностью. В современных кабелях – сшитый полиэтилен (XLPE) или композиции на основе EVA. Изоляция окрашивается в стандартные цвета для идентификации фаз.
Поверх скрученных изолированных жил накладывается поясная изоляция из резиновой смеси или ПВХ-ленты. Пространство между жилами заполняется синтетическим или резиновым жгутом, что придает кабелю круглую форму и повышает стойкость к сдавливанию.
Обязательный элемент высоковольтных шахтных кабелей. Выполняется в виде медной оплетки или проводящего слоя поверх поясной изоляции. Предназначен для выравнивания электрического поля и защиты от внешних электромагнитных помех.
Наружный защитный слой, определяющий основные эксплуатационные свойства. Должна обладать:
Применяются специальные резиновые смеси на основе хлоропрена (неопрена) или полиуретан (PU). Оболочка часто выполняется в ярком оранжевом или желтом цвете для высокой видимости в условиях шахты.
Производство и испытания шахтных кабелей в РФ регламентируется строгими национальными и отраслевыми стандартами.
ГОСТ 23286-78: Кабели шахтные гибкие. Технические условия (частично действующий).
Маркировка кабелей содержит ключевую информацию:
Ш – шахтный.
Пример: КГЭШВ 3х35+1х10+2х4 – кабель гибкий, экранированный, шахтный, с ПВХ изоляцией и оболочкой, 3 силовые жилы 35 кв.мм, 1 жила заземления 10 кв.мм, 2 жилы контроля 4 кв.мм.
| Параметр | Значение / Описание | Примечание |
|---|---|---|
| Номинальное напряжение, U0/U | 0.38/0.66 кВ; 0.66/1.14 кВ; 1.9/3.3 кВ; 3.6/6 кВ; 6/10 кВ | U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное. |
| Температурный диапазон эксплуатации | От -40°C до +50°C (стандарт), до +70°C при монтаже. | Для арктического исполнения нижний предел до -60°C. |
| Минимальный радиус изгиба | 6-8 наружных диаметров кабеля. | Критический параметр для сохранения целостности жил и изоляции. |
| Сопротивление изоляции | Не менее 50 МОм·км для кабелей до 1 кВ; не менее 100 МОм·км для кабелей выше 1 кВ. | Измеряется при температуре +20°C. |
| Испытательное напряжение переменным током | 2.5 кВ (для 0.66/1.14 кВ) на 5 мин.; 10-15 кВ (для 3.6/6 кВ) на 5 мин. | Контроль электрической прочности. |
| Стойкость к распространению горения | Не распространяет горение при групповой прокладке по категории А. | Обязательное требование по ПБ. |
Выбор конкретного типа кабеля определяется условиями эксплуатации механизма.
Правила монтажа и эксплуатации направлены на обеспечение максимального срока службы и безопасности.
Современное развитие шахтных кабелей идет по пути:
Кабель КГ (гибкий) общего назначения предназначен для работы в обычных условиях. КГШВ (гибкий, шахтный, в ПВХ оболочке) имеет специальную шахтную конструкцию: усиленную масло-бензостойкую оболочку, не распространяющую горение, и предназначен для тяжелых условий шахт. Использование КГ вместо КГШВ в шахтах запрещено правилами безопасности.
Для кабелей, питающих подвижные механизмы с двигателями на напряжение 1140 В и выше, экранирование является обязательным требованием ПБ. Экран защищает от поражения электрическим током при пробое изоляции, отводя ток на землю, и снижает уровень электромагнитных помех.
Согласно правилам, перед выдачей в работу и после каждого ремонта кабель должен подвергаться испытанию повышенным напряжением. В процессе эксплуатации – не реже 1 раза в 6 месяцев для переносных и передвижных устройств. Сопротивление изоляции проверяется перед каждым включением (визуально и мегаомметром) и не реже 1 раза в 10 дней с записью в журнал.
Это означает, что кабель прошел наихудшие испытания на нераспространение горения при групповой прокладке. Кабели укладываются плотным пучком в несколько слоев на специальной вертикальной стойке и подвергаются воздействию газовой горелки. После удаления горелки горение должно самостоятельно затухнуть, а длина обугленной части не превысить установленных норм. Категория А – наиболее строгая.
Ремонт допускается, но строго регламентирован. Для резиновых кабелей применяют вулканизированные муфты или наложение ремонтных повязок с последующей вулканизацией. Для кабелей с ПВХ или полиуретановой оболочкой – термоусаживаемые трубки или холодные накладки. После любого ремонта кабель в обязательном порядке проходит электрические испытания повышенным напряжением. При сквозных повреждениях жил или многочисленных дефектах кабель подлежит замене.
Выбор сечения производится по трем основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (согласно ПУЭ, с поправками на температуру окружающей среды и способ прокладки). 2) По потере напряжения, которая для двигателей в нормальном режиме не должна превышать 5%, а в пусковом – 15%. 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания. Расчет должен выполнять квалифицированный специалист с учетом паспортных данных механизма и длины трассы.