Кабели HF с PE оболочкой

Кабели HF с PE оболочкой: конструкция, стандарты и области применения

Кабели с маркировкой HF (от англ. Halogen Free – безгалогенный) и оболочкой из полиэтилена (PE) представляют собой специализированный класс кабельно-проводниковой продукции, предназначенный для обеспечения высокой пожарной безопасности и надежной работы в условиях агрессивных внешних воздействий. Их ключевая особенность – сочетание безгалогенной композиции изоляции и внутренних защитных слоев с внешней полиэтиленовой оболочкой, что определяет уникальные эксплуатационные характеристики.

Конструкция и материалы

Конструкция кабеля HF с PE оболочкой является многослойной, где каждый слой выполняет строго определенную функцию.

• Токопроводящая жила: Как правило, изготавливается из медной проволоки (класс 1 или 2 по ГОСТ 22483). Может быть однопроволочной (монолитной) для стационарной прокладки или многопроволочной для кабелей, требующих повышенной гибкости.
• Изоляция жил: Выполняется из безгалогенных полимерных композиций. Наиболее распространены:
  • Сшитый полиэтилен (XLPE): Обладает отличными диэлектрическими свойствами, термостойкостью (до +90°C в долговременном режиме) и стойкостью к токам короткого замыкания.
  • Этилен-пропиленовая каучуковая резина (EPR): Обеспечивает высокую гибкость, стойкость к многократным изгибам и хорошие диэлектрические характеристики.
  • Безгалогенные термопластичные композиции (HFFR): На основе полиолефинов с минеральными наполнителями. Отличаются низкой стоимостью и удовлетворительными противопожарными свойствами.
• Поясная изоляция и заполнитель: В многожильных кабелях используется обмотка из безгалогенной пленки или экструдированный заполнитель из той же композиции, что обеспечивает круглую форму кабеля и дополнительную защиту.
• Экран (при наличии): Для кабелей на напряжение выше 1 кВ или для защиты от электромагнитных помех применяются экраны из медных проволок, ленты или комбинированные.
• Внутренняя оболочка (под оболочка): Часто выполняется из того же безгалогенного материала, что и изоляция, и служит для формирования сердечника перед наложением внешней защиты.
• Наружная оболочка из полиэтилена (PE): Ключевой элемент, определяющий стойкость к внешним воздействиям. Применяются два основных типа:
  • PE (ПЭ) – полиэтилен среднего давления (MDPE/HDPE): Обладает высокой механической прочностью, стойкостью к истиранию, влагонепроницаемостью (водопоглощение близко к нулю) и отличной химической стойкостью к кислотам, щелочам, маслам и растворителям.
  • PE-С (ПЭ-С) – сшитый полиэтилен: Имеет повышенную термостойкость (до +90°C), стойкость к растрескиванию под напряжением и лучшие механические свойства при высоких температурах.

Ключевые характеристики и преимущества

Пожарная безопасность (Свойства HF/FR)

Безгалогенные материалы при горении и тлении не выделяют галогенсодержащие газы (хлор, фтор, бром), которые в сочетании с влагой образуют коррозионно-активные и токсичные кислоты. Это критически важно для людей и электронного оборудования.

• Низкая дымовыделение: Кабели соответствуют категориям LS (Low Smoke) или даже LSNH (Low Smoke No Halogen). Оптическая плотность дыма, как правило, не превышает 20-40% (по стандарту IEC 61034).
• Огнестойкость: Многие кабели HF с PE оболочкой имеют дополнительную огнезащиту и соответствуют стандартам по нераспространению горения (категории IEC 60332-1, -3). Существуют огнестойкие исполнения (FR – Fire Resistance), сохраняющие работоспособность в условиях пожара в течение 30, 60, 120 минут (стандарты IEC 60331).
• Нетоксичность: Кислотность газовыделений (pH) > 4,3, проводимость образующегося конденсата < 100 мкСм/мм (по IEC 60754-1, -2).

Эксплуатационно-механические свойства

Полиэтиленовая оболочка обеспечивает:

• Высокую стойкость к УФ-излучению: Стабилизированный черный полиэтилен может длительно эксплуатироваться под открытым солнцем без значительной деградации.
• Отличную влаго- и химическую стойкость: PE оболочка является надежным барьером против воды, соленых растворов, агрессивных почвенных сред.
• Широкий температурный диапазон: Для PE оболочки обычно от -40°C до +70°C (для PE-С до +90°C).
• Хорошие механические свойства: Высокая прочность на разрыв и стойкость к ударам, истиранию, сдавливанию.

Области применения

Данные кабели применяются там, где требования к пожарной безопасности сочетаются с необходимостью прокладки в сложных внешних условиях.

• Объекты энергетики: Вторичные цепи распределительных устройств подстанций, цепи управления и сигнализации, прокладываемые в кабельных каналах, тоннелях и на открытом воздухе.
• Промышленные предприятия: Цепи питания и управления в цехах химической, нефтегазовой, металлургической промышленности, где присутствуют агрессивные пары, масла или возможны механические воздействия.
• Объекты инфраструктуры: Прокладка в метрополитенах, железнодорожных тоннелях, аэропортах, портах. Особенно востребованы в тоннелях с принудительной вентиляцией, где низкое дымовыделение критически важно.
• Солнечные электростанции (СЭС): Для межмодульных соединений и цепей постоянного тока, где требуется стойкость к УФ-излучению, широкому температурному диапазону и погодным условиям.
• Наружная прокладка: По фасадам зданий, эстакадам, в грунтах (при условии защиты от грызунов и механических повреждений).

Нормативная база и маркировка

Кабели HF с PE оболочкой производятся в соответствии с международными (IEC, EN) и национальными (ГОСТ, ТУ) стандартами.

Таблица 1. Сравнительные характеристики по стандартам

Характеристика	Стандарт IEC/EN	Типичные требования
Безгалогенность, низкая токсичность	IEC 60754-1, -2	pH ≥ 4.3, проводимость ≤ 10 µS/mm
Низкое дымовыделение	IEC 61034-2	Минимальная светопропускаемость ≥ 60% (категория LS)
Нераспространение горения (одиночная прокладка)	IEC 60332-1	Высота обугленной части ≤ 425 мм
Нераспространение горения (групповая прокладка)	IEC 60332-3 (категория A, B, C, D)	Обугливание не достигает верхней границы испытательной установки
Огнестойкость	IEC 60331	Целостность цепи в течение заданного времени (30, 60, 90, 120 мин.) при температуре пламени 750-950°C

Маркировка: В обозначении кабеля обычно присутствуют индексы, указывающие на свойства. Например, по европейской классификации: H – гармонизированный кабель, 07 – номинальное напряжение 450/750 В, Z – безгалогенная изоляция, J – наличие защитного проводника (земли), Y – оболочка из ПВХ, но в нашем случае будет указано 2Y или 2YS – для оболочки из полиэтилена. Также могут быть добавлены обозначения: HX – изоляция из сшитого полиэтилена, R – резиновая изоляция, F – огнестойкость, L – низкое дымовыделение. Пример: N2XH-J 0.6/1 kV – кабель силовой с безгалогенной изоляцией из XLPE, с медным экраном, в полиэтиленовой оболочке.

Особенности монтажа и эксплуатации

• Монтаж при низких температурах: Полиэтиленовая оболочка при температурах ниже -5°C…-10°C становится жесткой. Рекомендуется производить прокладку при положительных температурах или предварительно выдерживать кабель в теплом помещении. При аварийном монтаже на морозе необходим подогрев.
• Минимальный радиус изгиба: Определяется конструкцией кабеля (наличием экрана, многопроволочностью жил). Обычно составляет 10-15 наружных диаметров для кабелей с экраном и 7-8 диаметров для неэкранированных.
• Соединение и оконцевание: Требуют применения специальных герметичных муфт и концевых заделок, рассчитанных на материал PE оболочки и обеспечивающих защиту от влаги.
• Прокладка в грунте: Допустима, но рекомендуется защита в виде песчаной подушки, сигнальной ленты или защитных плит. Необходимо учитывать коррозионную активность грунта и возможность повреждения грызунами (PE оболочка не является стойкой к грызунам, требуются специальные бронированные конструкции).

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелем HF с PE оболочкой и кабелем в ПВХ оболочке?

Основное отличие – в материалах и их поведении при пожаре. ПВХ (поливинилхлорид) содержит хлор, поэтому при горении выделяет густой черный дым и коррозионно-активный хлористый водород. PE оболочка не содержит галогенов, дым при ее тлении менее плотный и менее токсичный. Кроме того, PE превосходит ПВХ по влаго- и химической стойкости, но уступает в гибкости и диапазоне рабочих температур при отрицательных значениях (стандартный PE более хрупок на морозе).

Можно ли прокладывать кабель HF с PE оболочкой внутри зданий?

Да, и это часто целесообразно в местах массового пребывания людей и на ответственных объектах (больницы, школы, торговые центры, метро). Их низкое дымовыделение и нетоксичность повышают шансы на безопасную эвакуацию. Однако необходимо убедиться, что конкретная марка кабеля сертифицирована для прокладки внутри помещений и соответствует требованиям национальных норм по пожарной безопасности (например, классу пожарной опасности П1б.8.2.2.2 по ГОСТ 31565).

Каковы ограничения по температуре монтажа и эксплуатации?

Монтаж без подогрева рекомендуется проводить при температуре не ниже -5°C для кабелей в оболочке из PE и не ниже -15°C…-20°C для кабелей в оболочке из специальных морозостойких полиолефинов. Длительная рабочая температура для жил в изоляции из XLPE или EPR обычно составляет +90°C, для оболочки из стандартного PE – до +70°C. Кратковременно (в режиме КЗ) жилы могут выдерживать +250°C.

Требуется ли дополнительная защита при прокладке на открытом воздухе?

Черная полиэтиленовая оболочка, стабилизированная против УФ-излучения, сама по себе является отличной защитой. Дополнительная механическая защита (трубы, лотки, гофра) требуется только в местах с риском механических повреждений (на высоте менее 2 м, в проездах и т.д.). При прокладке по горючим конструкциям фасадов необходимо использовать кабели с индексом «нг» (не распространяющие горение).

Как отличить кабель в PE оболочке от кабеля в ПВХ оболочке визуально и на ощупь?

PE оболочка (особенно HDPE) имеет более гладкую, часто слегка маслянистую на ощупь поверхность, она более жесткая и упругая. При сдавливании ногтем или тупым предметом на ПВХ остается более заметный след, чем на PE. ПВХ оболочка обычно более гибкая при положительных температурах. Наиболее надежный способ – проверка маркировки на оболочке и сопроводительной документации.

Существуют ли огнестойкие версии кабелей с PE оболочкой?

Да, существуют. Огнестойкость обеспечивается специальными конструктивными решениями: наложением слюдосодержащих лент поверх жил, использованием керамообразующих композиций. При этом внешняя PE оболочка в случае пожара может оплавиться, но внутренний барьер в течение нормированного времени (например, 60 или 120 минут) сохранит целостность изоляции жил и работоспособность цепи. Такие кабели имеют маркировку FR (Fire Resistance).

Заключение

Кабели HF с полиэтиленовой оболочкой представляют собой оптимальное техническое решение для проектов, где необходимо совместить высокие требования пожарной безопасности (низкое дымовыделение, отсутствие галогенов) с необходимостью наружной прокладки или эксплуатации в агрессивных средах. Правильный выбор конкретной марки кабеля – с учетом номинального напряжения, наличия экранирования, класса огнестойкости и стойкости оболочки к УФ-излучению – гарантирует долговечную и безопасную работу энергетических и управляющих систем на критически важных объектах. При проектировании и закупке необходимо руководствоваться актуальными техническими стандартами и результатами испытаний, предоставляемыми производителем.