Кабели бронированные шахтные
Кабели бронированные шахтные: конструкция, классификация и применение
Бронированные шахтные кабели представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для эксплуатации в экстремальных условиях горных выработок, рудников, тоннелей и других подземных объектов. Их ключевая задача – обеспечение бесперебойного и безопасного электроснабжения силового, осветительного и коммуникационного оборудования в средах с повышенной механической опасностью, взрывоопасностью, сыростью и химической агрессией. Конструкция этих кабелей строго регламентирована национальными (ГОСТ) и международными стандартами, что гарантирует их надежность и соответствие требованиям промышленной безопасности.
Конструктивные особенности и материалы
Конструкция шахтного бронированного кабеля является многослойной, где каждый элемент выполняет критически важную функцию.
- Токопроводящая жила: Изготавливается из медной проволоки (реже – алюминиевой, для определенных условий), обладающей высокой электропроводностью и гибкостью. Жилы могут быть однопроволочными (для стационарной прокладки) или многопроволочными (для участков с подвижным оборудованием, например, комбайнов). Класс гибкости обычно не ниже 2 по ГОСТ 22483.
- Изоляция жил: Выполняется из резины на основе бутадиен-натриевого (БНК), бутадиен-стирольного (БСК) или этилен-пропиленового (EPR, СЭП) каучука. Резиновая изоляция сохраняет эластичность при низких температурах и устойчива к многократным изгибам. Для кабелей на напряжение до 1 кВ часто используется поливинилхлоридный (ПВХ) пластикат.
- Поясная изоляция и заполнитель: Поверх изолированных жил накладывается общий поясной слой из резины или ПВХ. Пространство между жилами заполняется резиновой смесью или жгутом из синтетических материалов для придания кабелю круглой формы и дополнительной механической стабильности.
- Экран (для кабелей на напряжение выше 1 кВ): Обязательный элемент, выполняемый из полупроводящей резины или полимерной ленты. Выравнивает электрическое поле вокруг жил, предотвращая локальные перенапряжения и пробой изоляции.
- Броневой покров: Основной защитный элемент. Представляет собой оплетку из оцинкованных стальных проволок или плоских лент. Проволочная броня (тип КГШВ) обеспечивает высочайшую стойкость к раздавливающим нагрузкам и растяжению, что актуально для участков с высокой механической нагрузкой. Ленточная броня (тип КГШЛ) эффективно защищает от ударов и порезов. Броня всегда выполняется с антикоррозионным покрытием.
- Защитный шланг (наружная оболочка): Наружный слой, накладываемый поверх брони. Изготавливается из специальных марок резины (например, маслостойкой, не распространяющей горение) или полимерных композиций. Защищает броню от коррозии, агрессивных сред (шахтные воды, масла) и обеспечивает необходимый уровень пожарной безопасности – оболочка, как правило, не распространяет горение и обладает низким дымо- и газовыделением.
- По номинальному напряжению: Наиболее распространены кабели на 0,38/0,66 кВ; 0,66/1,14 кВ (для участковых сетей и комбайнов); 6/10 кВ (для питания главных подземных подстанций и высоковольтных двигателей).
- По роду брони: КГШВ – кабель гибкий, шахтный, с броней из проволок. КГШЛ – кабель гибкий, шахтный, с броней из лент.
- По количеству и сечению жил: Выпускаются в трех-, четырех- и пятижильном исполнении. Сечения жил стандартизированы: от 16 до 150 мм² (и более) для силовых кабелей.
- По климатическому исполнению: Категории УХЛ (умеренный и холодный климат) или Т (тропический), с соответствующей стойкостью к температурным колебаниям и влажности.
- Взрывозащита: Конструкция кабеля должна исключать возможность искрообразования при повреждении. Оболочка и изоляция выполняются из материалов, не распространяющих горение. Для подключения к взрывозащищенному оборудованию кабели должны иметь соответствующий сертификат взрывозащиты (уровень Ex е I, Ex d I).
- Механическая прочность: Испытания на раздавливание и ударную нагрузку являются обязательными. Например, кабель после приложения определенной нагрузки (кН/см) не должен иметь короткого замыкания между жилами или на броню.
- Огнестойкость: Предъявляются строгие требования к индексу распространения пламени, дымообразованию и токсичности продуктов горения. Приоритет – использование малодымящих, безгалогенных материалов (LSZH).
- Стойкость к внешним воздействиям: Кабель должен сохранять работоспособность при контакте с шахтной водой (часто с повышенной кислотностью или щелочностью), углеводородными маслами, в условиях высокой влажности (до 98% при +35°C).
- Прокладка: Допускается как открытая подвеска на тросах или конструкциях, так и укладка в лотки или прямо по почве выработки. Важно избегать резких перегибов. Минимально допустимый радиус изгиба составляет от 6 до 15 наружных диаметров кабеля в зависимости от его типа и гибкости.
- Соединение и ответвление: Производится только с помощью специальных кабельных муфт – соединительных (СЭР, ЧСР) и ответвительных (ОСШ, ОПШ). Муфты обеспечивают герметичность, сохранение механической прочности и изоляционных свойств в месте соединения. Все концевые заделки должны выполняться с использованием воронок или термоусаживаемых трубок.
- Заземление: Броня и экран (при наличии) подлежат обязательному заземлению с двух сторон кабельной линии для обеспечения электробезопасности и защиты от электромагнитных помех.
- Мониторинг и диагностика: В процессе эксплуатации обязателен регулярный визуальный осмотр оболочки и брони на предмет повреждений, контроль нагрева жил, измерение сопротивления изоляции мегомметром.
- Длительно допустимого тока нагрузки (с поправками на температуру окружающей среды и способ прокладки).
- Потери напряжения (особенно критично для длинных линий на 0.66/1.14 кВ).
- Токов короткого замыкания (проверка на термическую стойкость).
- Механической прочности (для шахтных условий минимальное сечение обычно 16 мм²).
Классификация и маркировка
Шахтные бронированные кабели классифицируются по нескольким ключевым параметрам, что отражено в их буквенно-цифровой маркировке по ГОСТ.
| Марка кабеля | Расшифровка | Напряжение, кВ | Тип брони | Типовые области применения в шахте |
|---|---|---|---|---|
| КГШВ | Кабель гибкий шахтный с броней из проволок, в резиновой оболочке | 0,66/1,14; 6/10 | Оплетка из оцинкованных стальных проволок | Питание проходческих комбайнов, мощных конвейеров, насосных станций – участки с риском растяжения и раздавливания. |
| КГШЛ | Кабель гибкий шахтный с броней из лент, в резиновой оболочке | 0,38/0,66; 0,66/1,14 | Две стальные оцинкованные ленты | Стационарная прокладка по штрекам, питание распределительных пунктов, освещения, стационарных механизмов. |
| КШБГ | Кабель шахтный бронированный гибкий | 0,66/1,14 | Комбинированная (ленты+проволока) | Универсальное применение для стационарной и подвижной прокладки. |
| ЭВТ, ЭВТ-ХЛ | Кабель с изоляцией из этилен-пропиленовой резины, в тропическом/холодостойком исполнении | 6/10 | Проволочная или ленточная | Высоковольтные магистрали, питание главных вентиляторов, водоотливных установок. |
Требования безопасности и стандартизация
К шахтным кабелям предъявляются особые требования, закрепленные в Правилах безопасности в угольных и сланцевых шахтах (ПБ), а также в стандартах ГОСТ Р МЭК 60079, ГОСТ 31565 и других.
Особенности монтажа и эксплуатации
Прокладка и эксплуатация шахтных бронированных кабелей требуют соблюдения строгих правил.
| Параметр | Значение / Описание | Нормативный документ |
|---|---|---|
| Температура окружающей среды при эксплуатации | От -40°C до +50°C (для отдельных марок до +65°C) | ГОСТ 15150, ТУ на конкретную марку |
| Относительная влажность воздуха | До 98% при температуре +35°C | ПБ, ГОСТ 15150 |
| Допустимый нагрев жил при длительной работе | +65°C (для резиновой изоляции на 1 кВ), +80°C (для СЭП на 6-10 кВ) | ПУЭ, ГОСТ 18410 |
| Минимальный радиус изгиба при прокладке | 6D – для многопроволочных гибких; 15D – для однопроволочных (D – наружный диаметр кабеля) | ПБ, ТУ производителя |
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
В чем принципиальная разница между КГШВ и КГШЛ?
Ключевое отличие – в типе броневого покрова и, как следствие, в механических свойствах. КГШВ с проволочной броней существенно более устойчив к растягивающим нагрузкам и многократным изгибам, поэтому его применяют для питания подвижных механизмов. КГШЛ с ленточной броней имеет лучшую защиту от продавливания и порезов, но менее гибок, и используется преимущественно для стационарной прокладки.
Можно ли использовать шахтный бронированный кабель на поверхности?
Да, можно, но экономически не всегда целесообразно из-за более высокой стоимости. Однако если на поверхности существуют условия, аналогичные шахтным (агрессивная среда, риск механических повреждений), применение таких кабелей оправдано. Необходимо учитывать стойкость оболочки к ультрафиолетовому излучению, которая для стандартных резиновых шлангов может быть ограничена.
Как правильно выбрать сечение жил шахтного кабеля?
Выбор сечения производится по стандартной методике, изложенной в ПУЭ гл. 1.3, с учетом:
Рекомендуется выполнять расчет с привлечением проектных организаций.
Требуется ли дополнительная защита при прокладке кабеля КГШВ в почве?
Хотя броня и наружная оболочка обеспечивают высокую защиту, при прямой укладке в грунт (особенно с камнями или в агрессивных почвах) рекомендуется дополнительная защита. Это может быть прокладка в пластиковой или асбестоцементной трубе, укладка на песчаную подушку с последующей засыпкой песком. Это продлевает срок службы кабеля.
Как часто необходимо проводить измерения сопротивления изоляции шахтных кабелей?
Периодичность регламентируется ПБ и местными инструкциями по эксплуатации. Как правило, для силовых кабелей до 1000 В измерения мегомметром на 2500 В проводятся не реже 1 раза в 6 месяцев, а для кабелей выше 1000 В – не реже 1 раза в 12 месяцев. После каждого ремонта или перемещения кабеля также обязателен контроль изоляции.
Что означает маркировка «LSZH» на импортных аналогах шахтных кабелей?
LSZH (Low Smoke Zero Halogen) – обозначение материалов с низким дымовыделением и без галогенов. При пожаре такие кабели выделяют минимальное количество плотного дыма и не выделяют коррозионно-активных и токсичных галогеносодержащих газов (хлора, фтора). Это критически важно для безопасности людей при эвакуации из закрытых подземных пространств.
Заключение
Бронированные шахтные кабели являются высокотехнологичным и специализированным продуктом, от надежности которого напрямую зависит безопасность и бесперебойность работы подземных предприятий. Правильный выбор марки и сечения кабеля, строгое соблюдение правил монтажа, эксплуатации и диагностики – обязательные условия для создания устойчивой и долговечной системы электроснабжения в экстремальных условиях шахт и рудников. Постоянное развитие материалов (внедрение безгалогенных композиций, улучшенных полимеров) и конструкций позволяет повышать эксплуатационные характеристики и срок службы этой критически важной продукции.