Кабели экранированные холодостойкие
Кабели экранированные холодостойкие: конструкция, стандарты и применение
Экранированные холодостойкие кабели представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для стабильной и долговечной работы в условиях низких и экстремально низких температур, при одновременном требовании к защите передаваемого сигнала или мощности от электромагнитных помех. Их применение критически важно в отраслях, где оборудование эксплуатируется на открытом воздухе в северных широтах, в промышленных холодильных установках, в системах наружного освещения и видеонаблюдения, а также в мобильной технике, работающей в арктическом климате.
Ключевые особенности и требования
Данный тип кабелей характеризуется двумя фундаментальными свойствами: сохранением гибкости и механических свойств при отрицательных температурах и наличием экрана для защиты от электромагнитных воздействий.
1. Холодостойкость
Холодостойкость обеспечивается применением специальных материалов для изоляции и оболочки. Стандартные поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты при температурах ниже -15°C…-25°C теряют эластичность, становятся хрупкими и могут растрескаться при изгибе или вибрации. В холодостойких кабелях используются:
- Полимеры на основе силикона (SiR): Обладают исключительной гибкостью в широком температурном диапазоне (от -60°C до +180°C), но имеют низкую механическую прочность и требуют защиты оплеткой или дополнительной оболочкой.
- Специальные композиции из сшитого полиэтилена (XLPE): При модификации могут сохранять свойства до -50°C, обладая при этом высокими диэлектрическими и механическими характеристиками.
- Холодостойкий ПВХ (ПВХ-ХЛ): Модифицированные пластикаты, сохраняющие эластичность до -40°C…-50°C. Наиболее распространенное решение для оболочек.
- Термоэластопласты (ТЭП), полиуретан (PUR), резина на основе этиленпропиленового каучука (EPR): Обеспечивают баланс между гибкостью, стойкостью к истиранию, маслам и низким температурам (до -50°C и ниже).
- Оплетка из луженых медных проволок: Обеспечивает высокую степень экранирования (до 90-95%), механическую прочность, но снижает общую гибкость кабеля. Для сохранения гибкости при низких температурах используется тонкая проволока и оптимальный угол оплетки.
- Алюмополимерная лента (APL): Лента из алюминиевой фольги с полимерным покрытием, накладываемая продольно с перекрытием. Часто комбинируется с дренажным проводником. Обеспечивает 100% покрытие, но менее стойка к многократным изгибам, особенно на морозе.
- Комбинированные экраны: Наиболее надежный вариант. Сочетание алюмополимерной ленты и оплетки (например, медь+APL). Лента обеспечивает барьер для высокочастотных полей, а оплетка — для низкочастотных и механическую защиту экрана.
- Экран из проводящего полимера: Применяется реже, в специализированных кабелях, где гибкость является абсолютным приоритетом.
- Токопроводящая жила: Медная, многопроволочная (класс гибкости 5 или выше по ГОСТ 22483), что является обязательным условием для сохранения гибкости на холоде.
- Изоляция: Из холодостойкого полимера (XLPE, EPR, силикон). Цветовая маркировка согласно стандартам.
- Экран: В виде оплетки, ленты или их комбинации. Обязательно наличие дренажного проводника для заземления.
- Оболочка: Из морозостойкого ПВХ, PUR, TPE. Часто имеет устойчивую к УФ-излучению окраску (черный, оранжевый) для наружной прокладки.
- ГОСТ 5960-72, ГОСТ 24286-88: Методы определения стойкости к холоду и нагреву.
- ГОСТ 23286-78: Методы испытаний экранирующей оболочки.
- ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60502-1): Силовые кабели на напряжение до 1 кВ. Содержит требования к кабелям для умеренного и холодного климата.
- МЭК 60228, МЭК 60227: Общие требования к проводникам и изолированным проводам.
- Технические условия (ТУ) производителей: Часто устанавливают более жесткие параметры, чем ГОСТ, например, ТУ 16.К71-304-2001 на кабели в холодостойком исполнении.
- Энергетика и инфраструктура Крайнего Севера и Арктики: Прокладка в вечной мерзлоте, по эстакадам, в неотапливаемых распределительных устройствах.
- Промышленная автоматизация (АСУ ТП): Подключение датчиков, исполнительных механизмов в холодильных камерах, на наружных технологических площадках нефтегазовых и химических предприятий.
- Транспорт и спецтехника: Электропроводка в вагонах, самолетах, снегоходах, автомобилях, работающих в условиях низких температур.
- Связь и видеонаблюдение: Прокладка наружных линий для передачи данных и видео, где необходима защита от помех и стойкость к погодным условиям.
- Научное оборудование: Системы криогенных установок, климатических камер.
- Минимальная температура эксплуатации и монтажа.
- Наличие агрессивных сред: Масло, химикаты, УФ-излучение.
- Требуемый класс гибкости и необходимость динамического изгиба в процессе работы.
- Уровень электромагнитных помех и требуемая эффективность экранирования (в дБ).
- Номинальное напряжение и сечение жилы.
- Способ прокладки: Открыто, в трубе, в земле (требуется броня).
Критическим параметром является температура хрупкости по Фрасу (Fraass), определяемая в ходе стандартных испытаний (ГОСТ 5960, МЭК 60216). Кабель считается холодостойким, если после выдержки при заданной отрицательной температуре и последующем намотке/ударном воздействии на его изоляции и оболочке не образуются трещины.
2. Экранирование
Экран выполняет функцию защиты от внешних электромагнитных помех (ЭМП) и предотвращения излучения электромагнитных полей от самого кабеля. В холодостойких исполнениях применяются:
Конструкция и марки
Типовая конструкция холодостойкого экранированного кабеля включает:
Примеры марок кабелей и их характеристики:
| Марка кабеля | Тип изоляции/оболочки | Диапазон рабочих температур, °C | Тип экрана | Основное назначение |
|---|---|---|---|---|
| КВВГ-ХЛ | ПВХ-ХЛ / ПВХ-ХЛ | -60 … +70 | Оплетка медная луженая | Фиксированный монтаж систем автоматизации, сигнализации в условиях Крайнего Севера. |
| ПВС-ХЛ | ПВХ-ХЛ / ПВХ-ХЛ | -40 … +40 | Оплетка или фольга (в специализированных исполнениях) | Подключение подвижного оборудования на открытом воздухе в холодном климате. |
| SiHF (JZ-500), SIF | Силиконовая резина / Стекловолокно + силикон | -60 … +180 | Медная оплетка | Высокотемпературные и низкотемпературные применения, печи, криогенные камеры, подвижное соединение. |
| PUR-CY | ПВХ или XLPE / Полиуретан (PUR) | -50 … +80 | Оплетка + алюмофольга (комбинированный) | Робототехника, подвижные механизмы в неотапливаемых цехах, оборудование для пищевой промышленности (стойкость к маслам и истиранию). |
| ВВГЭ-ХЛ | XLPE / ПВХ-ХЛ | -50 … +70 | Оплетка медная | Распределение электроэнергии (до 1 кВ) в стационарных установках при отрицательных температурах. |
Нормативная база и стандарты
Производство и испытания холодостойких кабелей регламентируются национальными и международными стандартами:
Области применения и особенности монтажа
Экранированные холодостойкие кабели применяются в следующих ключевых областях:
Особенности монтажа: Несмотря на морозостойкость, рекомендуется по возможности производить прокладку при температурах не ниже -15°C…-20°C без предварительного прогрева. При более низких температурах кабель должен быть выдержан в теплом помещении (+15°C…+20°C) не менее 24 часов и прогреваться без использования открытого огня. Минимальный радиус изгиба, указанный в ТУ, должен строго соблюдаться. При монтаже экрана необходимо обеспечить низкоомное соединение и правильное заземление в одной точке для избежания контурных токов.
Критерии выбора
При подборе кабеля необходимо анализировать следующие параметры:
Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)
Чем принципиально отличается кабель КВВГ-ХЛ от обычного КВВГ?
Кабель КВВГ-ХЛ изготовлен из пластикатов пониженной горючести и морозостойких композиций ПВХ, сохраняющих эластичность при температуре до -60°C. Обычный КВВГ рассчитан на температуру эксплуатации не ниже -15°C…-25°C и при более низких температурах его изоляция и оболочка разрушаются.
Можно ли проложить холодостойкий кабель при -40°C?
Эксплуатировать кабель, рассчитанный на -40°C, при такой температуре можно. Однако монтажные операции (размотка, изгиб, заделка) при -40°C проводить не рекомендуется, даже для холодостойких марок. Необходим предварительный прогрев и соблюдение особых методик монтажа, указанных производителем.
Как правильно заземлить экран холодостойкого кабеля?
Экран должен быть надежно соединен с землей. Для кабелей передачи данных и слаботочных систем, как правило, применяется заземление в одной точке (чаще со стороны источника питания или приемника) для предотвращения образования замкнутого контура и наводок. Силовые кабели с экраном заземляются с обеих сторон. Для соединения экрана используются специальные экранирующие наконечники, токопроводящие ленты или корпуса разъемов.
Что означает маркировка «PUR» на оболочке и каковы ее преимущества?
PUR (Polyurethane) — полиуретан. Эта оболочка обладает выдающейся стойкостью к истиранию, многократным изгибам (миллионы циклов), маслам, озону и низким температурам (до -50°C). Кабели в оболочке PUR предназначены для тяжелых условий эксплуатации в движущихся механизмах, робототехнике, на подвижных кранах в неотапливаемых помещениях.
Теряет ли свои свойства холодостойкий кабель при длительном хранении на открытом складе в условиях жары?
Длительное воздействие высоких температур (+40°C и выше) может негативно сказаться на свойствах полимерных материалов, особенно если кабель находится под прямыми солнечными лучами. Ультрафиолет и тепло ускоряют процесс старения (деструкции) пластикатов, что может привести к потере эластичности и растрескиванию в будущем, даже при отрицательных температурах. Рекомендуется хранить кабели под навесом или использовать упаковку, защищающую от УФ-излучения.
Существуют ли бронированные холодостойкие экранированные кабели?
Да, существуют. Например, кабели марок ВВБГ-ХЛ, ПвБбШв-ХЛ. Броня из стальных оцинкованных лент или проволок обеспечивает механическую защиту при прокладке в грунте (в том числе в условиях вечной мерзлоты), а экран (чаще всего медная оплетка поверх изоляции жил) защищает от электромагнитных помех. Такие кабели используются для подачи питания на удаленные объекты в арктических регионах.
Заключение
Выбор и применение экранированных холодостойких кабелей требуют тщательного анализа условий эксплуатации, монтажа и технических требований проекта. Ключевыми факторами являются правильный подбор полимерных материалов, обеспечивающих долговечность при экстремально низких температурах, и корректная конструкция экрана, гарантирующая электромагнитную совместимость оборудования. Соблюдение нормативных требований и рекомендаций производителя по монтажу и заземлению является обязательным условием для создания надежных и безопасных кабельных линий в суровых климатических условиях. Современные материалы и технологии позволяют производить кабельную продукцию, способную функционировать десятилетиями в температурном диапазоне от -60°C до +70°C и выше, что делает возможным реализацию инфраструктурных и промышленных проектов в любой точке планеты.