Кабели для взрывоопасных зон

Классификация взрывоопасных зон и требования к кабелям

Выбор кабельной продукции для взрывоопасных зон (ВЗ) регламентируется строгими национальными и международными стандартами, основанными на оценке риска возникновения взрывоопасной атмосферы. Ключевым принципом является недопущение инициирования взрыва от любого источника, включая электрические цепи. Основные системы классификации – это IEC/ATEX (Европа/международный) и NEC/CEC (Северная Америка). В Российской Федерации применяются стандарты серии ГОСТ Р МЭК и Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 012/2011 «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».

Классификация зон по ГОСТ Р МЭК 60079-10-1 (аналогично IEC/ATEX)

Классификация основана на частоте и длительности присутствия взрывоопасной газовой смеси.

• Зона 0: Зона, в которой взрывоопасная газовая смесь присутствует постоянно или в течение длительных периодов. (Более 1000 часов в год).
• Зона 1: Зона, в которой существует вероятность присутствия взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации. (От 10 до 1000 часов в год).
• Зона 2: Зона, в которой маловероятно присутствие взрывоопасной газовой смеси в нормальных условиях эксплуатации, а если она возникает, то редко и существует непродолжительное время. (Менее 10 часов в год).

Классификация по NEC (National Electrical Code, США, NFPA 70) Article 500

Использует систему Classes, Divisions и Groups.

• Class I: Горючие газы или пары (аналогично газовым зонам IEC).
• Division 1: Взрывоопасная концентрация может существовать в нормальных условиях (аналог Зон 0 и 1).
• Division 2: Взрывоопасная концентрация существует только в аварийных или нештатных условиях (аналог Зоны 2).
• Groups (A, B, C, D): Классификация конкретных газов по их взрывчатым свойствам (например, Group IIA, IIB, IIC в IEC).

Конструктивные особенности кабелей для взрывоопасных зон

Кабели, предназначенные для прокладки во взрывоопасных зонах, должны соответствовать ряду специфических требований, направленных на предотвращение искрообразования, устойчивость к внешним воздействиям и минимизацию последствий в случае внутреннего повреждения.

1. Броня и экраны

Основная функция – механическая защита и предотвращение распространения дуги при коротком замыкании внутри кабеля. Наиболее распространены:

• Броня из стальной оцинкованной ленты (SWA): Обеспечивает высокую механическую защиту. В зонах 1 и 2 (Division 1, 2) часто является обязательным требованием для силовых кабелей. При коротком замыкании броня служит проводником для тока КЗ и должна быть надлежащим образом заземлена.
• Экран из медной проволоки или ленты: Используется для контроля электрического поля (в силовых кабелях на ВН/СН) и как элемент системы уравнивания потенциалов. В кабелях управления и инструментальных экран защищает от электромагнитных помех.
• Комбинированная защита: Часто применяется конструкция с медным экраном поверх изоляции жил и стальной броней поверх внутренней оболочки.

2. Оболочки и изоляционные материалы

Материалы должны обладать стойкостью к распространению пламени, малой дымностью, быть безгалогенными (в случае пожара выделяют минимальное количество коррозионных и токсичных газов) и обладать высокой устойчивостью к маслу, химикатам и УФ-излучению.

• Изоляция жил: Сшитый полиэтилен (XLPE), этилен-пропиленовая резина (EPR). Обеспечивают высокие температурные и электрические характеристики.
• Внутренняя оболочка: Поливинилхлорид (ПВХ), безгалогеновые полимеры (LSZH, ZHFR). Выполняет роль барьера и заполнителя.
• Наружная оболочка: Поливинилхлорид (ПВХ), полиуретан (PUR), безгалогеновые материалы (LSZH). PUR особенно устойчив к истиранию, маслам и химикатам. LSZH – обязателен для закрытых помещений с людьми (тоннели, шахты).

3. Цветовая маркировка

Для быстрой идентификации кабелей во взрывоопасных зонах часто применяется яркая (обычно желтая) наружная оболочка. Это не является повсеместным стандартом, но широко практикуется. Оболочка может быть полностью желтой или иметь желтую продольную полосу.

4. Маркировка и сертификация

Каждый метр кабеля для ВЗ должен иметь четкую маркировку, включающую название производителя, тип кабеля, номинальное напряжение, количество и сечение жил, стандарт соответствия и, что критически важно, знак сертификации для взрывоопасных зон (например, знак ЕАС Ex или ATEX).

Методы защиты и выбор кабельной системы

Выбор кабеля неразрывно связан с выбранным методом взрывозащиты электрооборудования, к которому он подключается.

Соответствие методов взрывозащиты и требований к кабелям

Метод взрывозащиты (по ГОСТ/МЭК)	Принцип действия	Типичные зоны применения	Требования к кабельной линии
Взрывонепроницаемая оболочка «d»	Изоляция дуги внутри прочного корпуса	Зона 1, 2 (Division 1, 2)	Кабель должен вводиться в оборудование через специальные взрывонепроницаемые уплотнения (сальники), соответствующие сертификату оборудования. Броня кабеля часто используется как часть заземляющего контура.
Повышенная надежность против искрения «e»	Защита от возникновения искр и перегрева в нормальном режиме	Зона 1, 2 (Division 1, 2)	Кабели должны иметь дополнительную механическую защиту (броню, гофротрубу). Соединения жил должны быть надежными, часто требуются наконечники с контргайкой.
Искробезопасная цепь «i»	Ограничение энергии в цепи до уровня, недостаточного для воспламенения	Зона 0, 1, 2 (Division 1, 2)	Критически важное требование – разделение искробезопасных (i) и неискробезопасных цепей. Кабели для искробезопасных цепей должны прокладываться отдельно или иметь экран, который предотвращает влияние опасной энергии. Часто применяются кабели с индивидуальным экранированием каждой пары/тройки.
Заполнение оболочки под избыточным давлением «p»	Вытеснение взрывоопасной смеси чистым воздухом или инертным газом	Зона 1, 2 (Division 1, 2)	Кабели проходят через герметичные вводы в оболочку. Конструкция кабеля должна выдерживать избыточное давление внутри оболочки оборудования.
Масляное заполнение оболочки «o»	Исключение контакта дуги со взрывоопасной средой	Зона 1, 2 (Division 1)	Применяются специальные маслостойкие кабели, материалы которых не разрушаются под воздействием масла.

Прокладка и монтаж кабелей во взрывоопасных зонах

Правильный монтаж не менее важен, чем выбор сертифицированного кабеля.

1. Способы прокладки

• Открытая прокладка по конструкциям: Допускается для кабелей в броне. Кабели должны быть надежно закреплены.
• Прокладка в лотках и коробах: Лотки должны быть заземлены. Рекомендуется раздельная прокладка силовых кабелей и кабелей управления/КИП.
• Прокладка в трубах (кабелепроводах): Стальные трубы обеспечивают дополнительную механическую защиту и могут использоваться как система заземления. Стыки должны быть герметизированы резьбовыми соединениями или сваркой.
• Подземная прокладка: В траншеях с песчаной подушкой и защитным кирпичом или в бетонных каналах. Кабели должны иметь броню, стойкую к коррозии (оцинкованная сталь).

2. Заземление и уравнивание потенциалов

• Броня, экраны и металлические оболочки кабелей подлежат обязательному заземлению с обоих концов (за исключением особых случаев с односторонним заземлением экрана для предотвращения циркулирующих токов).
• Сопротивление заземления должно соответствовать проекту и нормативным документам (обычно не более 4 Ом).
• Система заземления во взрывоопасных зонах должна быть частью общей системы уравнивания потенциалов.

3. Ввод в оборудование

Используются сертифицированные взрывозащищенные кабельные вводы (сальники), соответствующие типу защиты оборудования («d», «e» и т.д.). Сальник должен соответствовать внешнему диаметру кабеля. После затяжки обеспечивается степень защиты IP и взрывонепроницаемость оболочки.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Вопрос: Можно ли использовать обычный кабель ВВГнг в зоне 2?

Ответ: Нет, нельзя. Кабель ВВГнг, даже с пониженной пожарной опасностью, не имеет сертификации для применения во взрывоопасных зонах. Он не имеет брони, которая является ключевым элементом механической защиты и отвода тока КЗ, а его материалы и конструкция не проходили испытания на соответствие стандартам для ВЗ (например, на стойкость к распространению горения при групповой прокладке в условиях ВЗ). Для Зоны 2 требуется кабель, специально разработанный и сертифицированный для таких условий, как, например, КВВГЭнг или его аналоги с броней и соответствующими оболочками.

Вопрос: Чем отличается кабель для Зоны 1 от кабеля для Зоны 2?

Ответ: С точки зрения конструкции кабеля явных отличий может и не быть. Ключевое отличие заключается в сертификации и условиях применения. Кабель, сертифицированный для Зоны 1, прошел более строгие процедуры оценки соответствия и может применяться в Зонах 1 и 2. Кабель, сертифицированный только для Зоны 2, применяется только в ней. На практике для Зоны 1 чаще предъявляются более жесткие требования к методу ввода в оборудование (взрывонепроницаемые сальники типа «d») и к системе в целом.

Вопрос: Обязательно ли заземлять броню кабеля с двух сторон?

Ответ: Для силовых кабелей во взрывоопасных зонах – да, как правило, обязательно. Двустороннее заземление брони и экранов обеспечивает безопасный путь для тока короткого замыкания, снижает опасность поражения персонала и предотвращает возникновение опасных разностей потенциалов. Исключения могут касаться экранов кабелей КИП для очень длинных линий, где двустороннее заземление может привести к наведению циркулирующих токов, но такие решения должны быть строго обоснованы проектом и соответствовать инструкциям для искробезопасных цепей.

Вопрос: Что важнее при выборе: марка кабеля или знак сертификации (ЕАС Ex, ATEX)?

Ответ: Знак сертификации является приоритетным. Марка кабеля (например, КПВГЭнг, КПсВГЭнг) указывает на его конструктивное исполнение. Однако для законного применения во взрывоопасной зоне конкретное изделие (кабель определенной марки, конкретного производителя) должно иметь сертификат соответствия требованиям ТР ТС 012/2011 с указанием, для каких зон оно предназначено. Использование кабеля правильной марки, но без соответствующего сертификата на партию, является нарушением.

Вопрос: Как прокладывать кабели с искробезопасными цепями (Ex i)?

Ответ: Кабели искробезопасных цепей должны быть физически отделены от кабелей неискробезопасных цепей. Минимальное расстояние между ними – 50 мм. Если такое разделение невозможно, необходимо использовать разделительный заземленный металлический барьер или применять кабели с индивидуальным и общим экраном. Экран искробезопасных цепей должен быть заземлен только в одной точке, как правило, со стороны источника питания (заземляющая клемма барьера искрозащиты или интерфейсного модуля).

Заключение

Применение кабельной продукции во взрывоопасных зонах является комплексной инженерной задачей, требующей строгого соблюдения нормативных документов. Выбор должен основываться на классификации зоны, методе взрывозащиты подключаемого оборудования, условиях прокладки и эксплуатации. Ключевыми элементами являются: наличие брони или экрана, стойкость оболочек к внешним воздействиям, правильный монтаж с использованием сертифицированных компонентов и надежное заземление. Использование сертифицированных кабелей и соблюдение правил монтажа – обязательное условие для обеспечения пожарной и взрывобезопасности объекта.