Кабели для взрывоопасных зон

Кабели для взрывоопасных зон (Ex-зоны) представляют собой специализированный класс кабельно-проводниковой продукции, предназначенный для работы в условиях, где присутствуют горючие газы, пары, пыль или волокна, способные образовать взрывоопасную атмосферу. Их конструкция и материалы подобраны таким образом, чтобы минимизировать риск возникновения искры, перегрева или дуги, которые могут стать источником воспламенения.

1. Классификация взрывоопасных зон

Согласно международным стандартам (МЭК 60079) и российским нормам (Федеральный закон №123-ФЗ, ПУЭ Глава 7.3), взрывоопасные зоны делятся на классы.

1.1. Для взрывоопасных газовых смесей (Zone)

• Зона 0: Взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или длительное время.
• Зона 1: Вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации.
• Зона 2: Взрывоопасная газовая смесь маловероятна в нормальных условиях эксплуатации, а если возникает, то ненадолго.

1.2. Для взрывоопасной пыли (Zone)

• Зона 20: Облако горючей пыли присутствует постоянно или длительное время.
• Зона 21: Вероятность образования облака горючей пыли в нормальных условиях эксплуатации.
• Зона 22: Образование облака горючей пыли маловероятно в нормальных условиях эксплуатации, а если возникает, то ненадолго.

1.3. Устаревшая классификация (ПУЭ, Раздел 7.3)

• В-I, В-Iа, В-Iб, В-Iг, В-II, В-IIа – для помещений с горючими газами и пылью. Постепенно выводится из употребления в пользу зональной классификации.

2. Ключевые требования к кабелям для ВОП (взрывоопасных производств)

Конструкция кабеля должна исключать возможность его повреждения и, как следствие, возникновения источника воспламенения.

1. Механическая прочность: Устойчивость к вибрации, ударам, растяжению и истиранию.
2. Термостойкость: Сохранение свойств изоляции и оболочки при высоких температурах и их перепадах.
3. Химическая стойкость: Устойчивость к маслам, растворителям, кислотам, щелочам и агрессивным средам, характерным для конкретного производства.
4. Пожаростойкость: Не распространяют горение при групповой прокладке, а в идеале – обладают огнестойкостью (сохраняют работоспособность в условиях пожара в течение заданного времени).
5. Защита от внешних воздействий: Высокая степень защиты (IP) от пыли и влаги.

3. Конструкция кабелей для ВОП

Конструкция таких кабелей многослойна, и каждый слой выполняет свою защитную функцию.

1. Токопроводящая жила

• Материал: Медь. Обеспечивает лучшую проводимость и надежность контакта по сравнению с алюминием.
• Строение: Как правило, многопроволочная, класс гибкости 4 или 5. Это позволяет выдерживать вибрации и многократные изгибы без излома.

2. Изоляция жил

• Материал:
  • Сшитый полиэтилен (XLPE): Обладает высокой термостойкостью (до +90°C), стойкостью к деформациям и химикатам.
  • Поливинилхлорид (ПВХ) пониженной горючести: Для менее суровых условий.
  • Этиленпропиленовая резина (EPR): Высокая гибкость и термостойкость.
• Цветовая маркировка: Строго стандартизирована для идентификации.

3. Экран

• Назначение: Защита от электромагнитных помех, которые могут вызвать сбои в работе чувствительной аппаратуры, а также для выравнивания электрического поля.
• Конструкция: Медная или алюминиевая фольга в сочетании с дренажной жилой или оплетка из медных луженых проволок.

4. Поясная изоляция

• Скручивает изолированные жилы в единый сердечник и обеспечивает дополнительную механическую и электрическую защиту.

5. Броня

• Назначение: Основная механическая защита от повреждений, растяжения и грызунов.
• Типы:
  • Броня из стальных оцинкованных лент (обозначение «Б»): Защищает от сдавливания и ударов.
  • Броня из стальных оцинкованных проволок (обозначение «К»): Защищает от растягивающих усилий. Чаще применяется в кабелях для ВОП.

6. Защитный шланг (наружная оболочка)

• Материал: Это ключевой элемент, определяющий стойкость кабеля к внешним воздействиям.
  • Поливинилхлорид (ПВХ) пониженной горючести (ПВХ-ПГ): Обладает стойкостью к маслу и распространению пламени. Маркируется как «нг».
  • Поливинилхлорид с пониженным дымовыделением (ПВХ-ПГ-ЛС): При возгорании выделяет мало дыма и токсичных газов. Маркируется как «нг-LS».
  • Безгалогенный компаунд (HF): Не содержит хлора и других галогенов. При горении не выделяет коррозионно-активных и токсичных газов, что критически важно для безопасности людей и сохранности электроники. Маркируется как «нг-HF».
  • Полиуретан (PUR): Обладает исключительной стойкостью к истиранию, маслам, бензину и гидролитическому воздействию.
  • Термоэластопласт (TPE): Высокая гибкость, стойкость к УФ-излучению, маслу и температуре.

4. Маркировка кабелей для ВОП

Маркировка включает в себя информацию о конструкции и свойствах.

Пример: КВВГ-нг-HF 3х2.5

• К – Контрольный
• В – Изоляция из ПВХ
• В – Оболочка из ПВХ
• Г – Голый (без брони)
• нг – Не распространяющий горение
• HF – Безгалогенный (Halogen Free)
• 3х2.5 – Три жилы сечением 2.5 мм²

Пример бронированного силового кабеля: ВБШв-нг-LS 4х50

• В – Изоляция из ПВХ
• Б – Броня из стальных лент
• Шв – Защитный шланг из ПВХ
• нг-LS – Не распространяющий горение, с пониженным дымовыделением

Для самых суровых условий применяются кабели в оболочке из PUR, например, LiYCY-JZ PUR, которые часто используются в промышленной автоматизации.

5. Особенности монтажа и прокладки

1. Защита от повреждений: Кабели должны прокладываться в лотках, коробах или трубах, защищающих от механических воздействий.
2. Соединение и заделка: Места соединения и ввода кабеля в оборудование должны выполняться с помощью взрывозащищенных муфт и коробок, имеющих соответствующий сертификат (например, Ex d).
3. Заземление: Броня и экран кабеля должны быть надежно заземлены с обеих сторон для обеспечения электробезопасности и защиты от помех.
4. Маркировка: Все кабели и трассы должны быть четко промаркированы для идентификации.
5. Испытания: После монтажа кабельные линии подвергаются высоковольтным испытаниям и проверке сопротивления изоляции.

6. Нормативная база и сертификация

• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».
• ПУЭ (Правила Устройства Электроустановок), Глава 7.3.
• Федеральный закон №123-ФЗ (Технический регламент о требованиях пожарной безопасности).
• Международные стандарты: МЭК 60079 (IEC 60079).

Кабели, используемые во взрывоопасных зонах, должны иметь сертификат соответствия требованиям ТР ТС 012/2011 или международным стандартам (ATEX, IECEx), который подтверждает, что их конструкция и материалы безопасны для применения в заявленных условиях.

Заключение

Кабели для взрывоопасных зон — это не просто провода в усиленной изоляции, а сложные инженерные изделия, каждое из которых является элементом системы взрывозащиты. Их правильный выбор, основанный на классе зоны, химической среде и механических нагрузках, так же важен, как и выбор взрывозащищенного оборудования.

Использование стандартных кабелей общего назначения в условиях ВОП недопустимо и создает прямую угрозу для жизни персонала и сохранности предприятия. Инвестиции в специализированные кабели с соответствующими сертификатами — это обязательная составляющая комплексного подхода к промышленной безопасности. Современные тенденции направлены на повышение надежности, долговечности и экологической безопасности таких кабелей, с широким внедрением безгалогенных материалов и композитных броневых покровов.