Кабели шахтные гибкие

Кабели шахтные гибкие: классификация, конструкция, применение и нормативная база

Шахтные гибкие кабели представляют собой специализированный класс кабельной продукции, предназначенный для эксплуатации в условиях подземных горных выработок, включая шахты, рудники и тоннели. Их ключевая особенность – сочетание высокой гибкости, необходимой для частых перемещений и изгибов, с исключительной механической прочностью, масло-бензостойкостью и повышенными требованиями к пожарной безопасности. Данные кабели являются основным средством передачи электроэнергии и сигналов к подвижным механизмам, таким как комбайны, проходческие комплексы, конвейеры, электровозы и погрузочные машины.

Классификация и основные типы шахтных гибких кабелей

Классификация осуществляется по нескольким ключевым признакам: номинальному напряжению, назначению, гибкости и материалу изоляции и оболочки.

По номинальному напряжению:

• Кабели на напряжение до 1 кВ (660/1140 В): Наиболее распространенная группа для питания двигателей и освещения. Примеры: КГШВ, КГЭШ, КОГШ.
• Кабели на напряжение 3 кВ, 6 кВ, 10 кВ: Применяются для питания высоковольтных двигателей мощных горных комбайнов и подъемных машин. Примеры: КГЭШ-6, КГЭШ-10.

По назначению и конструкции:

• Силовые гибкие кабели: Для передачи электроэнергии. Имеют токопроводящие жилы из медных многопроволочных проволок.
• Кабели управления и контроля: Для передачи сигналов управления, контроля и телеметрии. Содержат множество жил малого сечения.
• Комбинированные кабели: Сочетают силовые жилы, жилы управления, контроля и иногда экраны или оптические волокна (например, КГЭШК).

По материалу изоляции и оболочки:

• На основе резины: Традиционные кабели с изоляцией и оболочкой из специальных резиновых смесей (бутиловая, этиленпропиленовая резина), обладающих высокой гибкостью и стойкостью к механическим воздействиям.
• На основе термоэластопластов: Современные кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) или этиленвинилацетата (EVA) и оболочкой из полиуретана (PU) или специального ПВХ. Отличаются меньшим весом, повышенной износостойкостью и лучшими диэлектрическими характеристиками.

Конструктивные особенности и материалы

Конструкция шахтного гибкого кабеля представляет собой многослойную систему, каждый элемент которой выполняет критически важную функцию.

1. Токопроводящая жила

Изготавливается исключительно из меди высокой чистоты (не ниже М1 по ГОСТ). Жила – многопроволочная, класса гибкости не ниже 5 по ГОСТ 22483. Количество проволок и их диаметр подбираются для обеспечения максимальной гибкости и стойкости к переменным изгибам. Для высоковольтных кабелей жилы могут быть секторной или сегментной формы для компактности.

2. Изоляция жил

Наносится экструзионным способом для обеспечения равномерной толщины. В резиновых кабелях применяется бутиловая или этиленпропиленовая (EPDM) резина, обладающая высокой эластичностью и электрической прочностью. В современных кабелях – сшитый полиэтилен (XLPE) или композиции на основе EVA. Изоляция окрашивается в стандартные цвета для идентификации фаз.

3. Поясная изоляция и заполнитель

Поверх скрученных изолированных жил накладывается поясная изоляция из резиновой смеси или ПВХ-ленты. Пространство между жилами заполняется синтетическим или резиновым жгутом, что придает кабелю круглую форму и повышает стойкость к сдавливанию.

4. Экран (для кабелей на 3 кВ и выше)

Обязательный элемент высоковольтных шахтных кабелей. Выполняется в виде медной оплетки или проводящего слоя поверх поясной изоляции. Предназначен для выравнивания электрического поля и защиты от внешних электромагнитных помех.

5. Оболочка

Наружный защитный слой, определяющий основные эксплуатационные свойства. Должна обладать:

• Высокой механической прочностью на разрыв, истирание, порез и удар.
• Масло-бензостойкостью (сохранять свойства при контакте с горюче-смазочными материалами).
• Низкой горючестью, нераспространением горения, малой дымностью и газовыделением.
• Стойкостью к грибкам, плесени и влаге.

Применяются специальные резиновые смеси на основе хлоропрена (неопрена) или полиуретан (PU). Оболочка часто выполняется в ярком оранжевом или желтом цвете для высокой видимости в условиях шахты.

Нормативная документация и маркировка

Производство и испытания шахтных кабелей в РФ регламентируется строгими национальными и отраслевыми стандартами.

• ГОСТ Р 53769-2010 (МЭК 60245-4:2004): Кабели силовые гибкие на номинальное напряжение до 450/750 В включительно. Общие технические условия.

ГОСТ 23286-78: Кабели шахтные гибкие. Технические условия (частично действующий).

• Технический регламент Таможенного союза ТР ТС 012/2011: «О безопасности оборудования для работы во взрывоопасных средах».
• Правила безопасности в угольных шахтах (ПБ).
• Стандарты МЭК (IEC) 60245, IEC 60227, IEC 60502.

Маркировка кабелей содержит ключевую информацию:

• КГ – кабель гибкий.
• Э – экранированный.

Ш – шахтный.

• В – изоляция и оболочка из ПВХ пластиката.
• Т – для работы в тропическом климате.
• К – контрольный или комбинированный.
• Н – негорючий.

Пример: КГЭШВ 3х35+1х10+2х4 – кабель гибкий, экранированный, шахтный, с ПВХ изоляцией и оболочкой, 3 силовые жилы 35 кв.мм, 1 жила заземления 10 кв.мм, 2 жилы контроля 4 кв.мм.

Основные технические и эксплуатационные характеристики

Сводная таблица характеристик шахтных гибких кабелей

Параметр	Значение / Описание	Примечание
Номинальное напряжение, U0/U	0.38/0.66 кВ; 0.66/1.14 кВ; 1.9/3.3 кВ; 3.6/6 кВ; 6/10 кВ	U0 – напряжение между жилой и землей, U – междуфазное.
Температурный диапазон эксплуатации	От -40°C до +50°C (стандарт), до +70°C при монтаже.	Для арктического исполнения нижний предел до -60°C.
Минимальный радиус изгиба	6-8 наружных диаметров кабеля.	Критический параметр для сохранения целостности жил и изоляции.
Сопротивление изоляции	Не менее 50 МОм·км для кабелей до 1 кВ; не менее 100 МОм·км для кабелей выше 1 кВ.	Измеряется при температуре +20°C.
Испытательное напряжение переменным током	2.5 кВ (для 0.66/1.14 кВ) на 5 мин.; 10-15 кВ (для 3.6/6 кВ) на 5 мин.	Контроль электрической прочности.
Стойкость к распространению горения	Не распространяет горение при групповой прокладке по категории А.	Обязательное требование по ПБ.

Области применения и выбор кабеля

Выбор конкретного типа кабеля определяется условиями эксплуатации механизма.

• Угледобывающие и проходческие комбайны: Применяются экранированные кабели на напряжение 1-10 кВ (КГЭШ, КГЭШВ) с высокой стойкостью к истиранию. Часто используются комбинированные исполнения с жилами управления.
• Шахтные электровозы и погрузочные машины: Кабели на напряжение до 1 кВ (КГШВ, КОГШ), часто с усиленной оболочкой, стойкой к истиранию о рельсы и крепь.
• Конвейеры, насосы, вентиляторы: Стационарные гибкие подключения с кабелями КГВШ, КГЭШ на 660/1140 В.
• Системы освещения и вспомогательные сети: Кабели с малым сечением жил, но с обязательным соблюдением требований по нераспространению горения.

Монтаж, эксплуатация и безопасность

Правила монтажа и эксплуатации направлены на обеспечение максимального срока службы и безопасности.

• Прокладка и подвеска: Кабель должен быть подвешен свободно, без натяжения, с исключением контакта с острыми кромками и движущимися частями. Используются диэлектрические кабельные подвесы и ролики.
• Подключение к аппаратуре: Осуществляется через специальные вводы (сальники), обеспечивающие защиту от влаги и механическое крепление. Необходим надежный контакт и заземление экрана (если он есть).
• Защита от повреждений: В зонах повышенного риска механического воздействия (перегибы, точки контакта с грунтом) применяются дополнительные защиты – амортизаторы, армированные рукава, кабельные цепи (гофры).
• Регламентные испытания: Обязательны регулярные измерения сопротивления изоляции мегаомметром, визуальный осмотр на предмет повреждений оболочки, испытания повышенным напряжением согласно графикам ПТЭ и ПБ.

Тенденции и развитие

Современное развитие шахтных кабелей идет по пути:

• Применения новых материалов: Широкое внедрение полиуретановых оболочек, обеспечивающих в 5-7 раз большую стойкость к истиранию по сравнению с резиной, при сохранении гибкости.
• Интеллектуализации: Интеграция в конструкцию кабеля оптических волокон для передачи данных диагностики и управления в реальном времени (кабели типа КГЭШК-О).
• Повышения безопасности: Разработка оболочек с нулевым газовыделением и минимальным дымовыделением при пожаре.
• Унификации: Создание комбинированных кабелей «все-в-одном», объединяющих силовые, контрольные, данные и волоконно-оптические линии, что упрощает монтаж и обслуживание.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальное отличие кабеля КГ от КГШВ?

Кабель КГ (гибкий) общего назначения предназначен для работы в обычных условиях. КГШВ (гибкий, шахтный, в ПВХ оболочке) имеет специальную шахтную конструкцию: усиленную масло-бензостойкую оболочку, не распространяющую горение, и предназначен для тяжелых условий шахт. Использование КГ вместо КГШВ в шахтах запрещено правилами безопасности.

Обязательно ли экранирование шахтных кабелей?

Для кабелей, питающих подвижные механизмы с двигателями на напряжение 1140 В и выше, экранирование является обязательным требованием ПБ. Экран защищает от поражения электрическим током при пробое изоляции, отводя ток на землю, и снижает уровень электромагнитных помех.

Как часто необходимо проводить испытания шахтных гибких кабелей?

Согласно правилам, перед выдачей в работу и после каждого ремонта кабель должен подвергаться испытанию повышенным напряжением. В процессе эксплуатации – не реже 1 раза в 6 месяцев для переносных и передвижных устройств. Сопротивление изоляции проверяется перед каждым включением (визуально и мегаомметром) и не реже 1 раза в 10 дней с записью в журнал.

Что означает маркировка «не распространяющий горение по категории А»?

Это означает, что кабель прошел наихудшие испытания на нераспространение горения при групповой прокладке. Кабели укладываются плотным пучком в несколько слоев на специальной вертикальной стойке и подвергаются воздействию газовой горелки. После удаления горелки горение должно самостоятельно затухнуть, а длина обугленной части не превысить установленных норм. Категория А – наиболее строгая.

Можно ли ремонтировать поврежденную оболочку шахтного кабеля?

Ремонт допускается, но строго регламентирован. Для резиновых кабелей применяют вулканизированные муфты или наложение ремонтных повязок с последующей вулканизацией. Для кабелей с ПВХ или полиуретановой оболочкой – термоусаживаемые трубки или холодные накладки. После любого ремонта кабель в обязательном порядке проходит электрические испытания повышенным напряжением. При сквозных повреждениях жил или многочисленных дефектах кабель подлежит замене.

Как правильно выбрать сечение шахтного гибкого кабеля?

Выбор сечения производится по трем основным критериям: 1) По допустимому длительному току нагрузки (согласно ПУЭ, с поправками на температуру окружающей среды и способ прокладки). 2) По потере напряжения, которая для двигателей в нормальном режиме не должна превышать 5%, а в пусковом – 15%. 3) По термической стойкости к токам короткого замыкания. Расчет должен выполнять квалифицированный специалист с учетом паспортных данных механизма и длины трассы.