Kabel

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 13 juni 2018; kontroller kräver 42 redigeringar .

Kabel (troligen genom tyska  Kabel eller holländska  kabel från franska  câble , från latin  carulum  "lasso") - en av typerna av transmissionsledningar , en anordning för att överföra elektromagnetisk energi eller signaler från ett objekt till ett annat. [1] För signalöverföring i långa pneumatiska ledningar används en pneumatisk kabel . [2] [3] Historiskt sett var kabel ett rep vävt av tråd. För att hänvisa till telegraf-, telefon- och elkablar användes termen elkabel . [fyra]

För elektriska kommunikationskablar är den elektromagnetiska energin från högfrekventa svängningar koncentrerad huvudsakligen i isoleringen; bäraren är inte kärnorna utan miljön runt dem. Kommunikationskabelns kärnor anger bara riktningen för energirörelsen. [5]

Historik

Kommersiell produktion av telegrafkablar började i England 1851. Tekniken för tillverkning av telegrafkablar utvecklades på basis av kabelproduktion. Innan den specialiserade kabelproduktionen skapades tillverkades kablar bland annat på repfabriker. Tillverkningen av kraftkablar har utvecklats från lågströmskabeltekniken . Tysklands äldsta kabelfabrik, Carlswerk, byggdes 1874. [6] :5

1878 organiserade processingenjören M. M. Podobedov de första hantverksverkstäderna i Ryssland på Vasilyevsky-ön St. Petersburg för tillverkning av ledare med silke- och bomullsisolering, som sysselsatte flera personer. På samma plats skapade han ett litet företag "Rysk produktion av isolerade ledare av elektricitet av Podobedov, Leburde och Co", omvandlad 1888 till anläggningen "Rysk produktion av elledningar" av M. M. Podobedov. Den 25 oktober 1879 fick Werner von Siemens ( Siemens och Halske ) ett certifikat för tillverkning av arbeten i den anläggning han byggde för tillverkning av isolerade trådar och telegraftrådar i Vasilyevsky-delen av S: t Petersburg (senare Sevkabel-anläggningen) ) [7] .

Konstruktion

Konstruktionen består av en eller flera ledare (kärnor) isolerade från varandra , eller optiska fibrer inneslutna i en mantel [8] . Förutom kärnor och isolering kan kabeln innehålla en skärm , kärna, fyllmedel, stål- eller trådpansar, metallmantel, yttre mantel. Varje konstruktionselement behövs för att kabeln ska fungera under vissa miljöförhållanden.

Till skillnad från en kabel kan ledningar inte utformas för att läggas under vatten och i marken. [9] :84 Den första offshorekabeln (1850) hade ingen mantel, kärnisolering var motståndskraftig mot fukt och pansar användes som skydd. [9] :103

Det finns också kablar som kombinerar funktionerna att sända och sända ut radiosignaler ( strålande kabel ), eller omvandla elektrisk energi till värme över en lång sträcka ( värmekabel ).

Homogena kabelproduktgrupper inkluderar kablar:

Kablar är också uppdelade enligt:

ISO 11801 2002-standarden beskriver i detalj klassificeringen av kablar.

Dirigenter

Ledarna i kablarna är gjorda av följande material:

De strömförande kärnorna i kraftkablar är normaliserade enligt avsnitt [11] . Den inre ledaren av radiofrekvens- och koaxialkommunikationskablar, kärnor av symmetriska kommunikationskablar, kabelkärnor för signalering och blockering är standardiserade enligt deras diameter [12] .

I de fall kablar behöver tätas (till exempel för fartygskablar) fylls mellanrummen mellan trådarna på de tvinnade kärnorna med en tätningsmassa [13] .

Diametern på entrådiga kopparledare av symmetriska högfrekventa, stations-, telefon- (för anslutning och abonnentlinjer för lokala telefonnät) kablar måste motsvara intervallet: 0,32; 0,4; 0,5; 0,64; 0,7; 0,9; 1,2 mm; för tvinnade ledare - diametern på koppartrådar (0,1 ... 0,52) mm, antalet trådar från 7 till 19 [14] .

Skalmaterial

Kabelmanteln är utformad för att skydda ledare och isolatorer från yttre påverkan, främst från fukt, vilket leder till en kränkning av isoleringen av elektriska kablar, såväl som grumling av optiska fibrer.

Kabelmanteln kan bestå av ett eller flera tätnings- och förstärkningsskikt; olika material kan användas som dessa skikt: tyg , plast , metall , gummi , etc. Kablar för överföring av elektriska signaler kan utrustas med en skärm gjord av metallnät, plåt (folie) eller polymerfilm med en tunn metallbeläggning.

Polyvinylklorid ( PVC ) föreningar

PVC-föreningar som används i kabelprodukter är indelade i tre huvudgrupper:

Hård PVC har en hög klorhalt (ca 57%) och är svår att antända. Ett kilo fast PVC frigör 350 liter vätekloridgas, som i upplösning kan ge mer än 2 liter koncentrerad (25 %) saltsyra.

Mjuk PVC eller kabelplastblandning används för kabelisolering. Detta material innehåller 50% av olika tillsatser (mjukgörare, etc.), som i hög grad förändrar polymerens brännbara egenskaper. Mjukgörare börjar förflyktiga redan vid 200 °C och antändas. Klorinehållet sänks till cirka 35 %, och det räcker inte för att förhindra brandspridning. Men med en stark frisättning av väteklorid, antänds inte fast PVC, borttagen från härden, och elden slocknar.

På grund av temperaturskillnaden, det drag som skapas i kabelschakten, förs gaser innehållande väteklorid bort från branden, tränger in i växel och utrustningsrum och sätter sig på utrustningen [16] .

I början av 1980-talet reducerades kraven på brandsäkerhet av kablar huvudsakligen till att brand inte spreds längs med kabelprodukter som lagts enskilt eller i buntar. För detta användes mantlar av kabelprodukter gjorda av plastföreningar av klasserna O-40, GOST 5960-72 (kablar VVG, AVVG) [17] ; vid testning av plastblandning införs ett prov som är 130 mm långt, 10 mm brett och 2 mm tjockt i lågan på en gas- eller alkoholbrännare och hålls i lågan i en vinkel av 45° tills antändning, varefter provet tas ur lågan och måste slockna på högst 30 sekunder [ 18 ] , och NGP 30-32 (NGP 40-32) (TU 1328-86) [19] .

Experimentella studier har genomförts som simulerar kabeldragning i ett brandfarligt rum. AVVG 3x25+1x16 kablar lades horisontellt på brickor och täcktes med ett lager sågspån. Vid förläggning i tre rader och 14 kablar i rad brann kabeldragningen ut helt längs hela längden. Samtidigt registrerades hastigheter: på den nedre raden 0,00154 m/s, på den mellersta raden 0,00167 m/s, på den övre raden 0,00170 m/s [20] .

GOST 5960-72 "Polyvinylkloridplast för isolering och skyddande mantel av ledningar och kablar" utvecklades och trädde i kraft den 1 januari 1974, har 9 ändringar. Sedan 1991 har arbetet med att göra tekniska ändringar av GOST 5960-72 avbrutits. Ytterligare utvecklingar och modifieringar av befintliga kvaliteter av PVC-föreningar formaliserades i form av specifikationer [21] . Från den 1 juli 2010, effekten på Ryska federationens territorium av standarderna GOST 6323-79 "Trådar med polyvinylkloridisolering för elektriska installationer. TU" och GOST 16442-80 "Strömkablar med plastisolering. TU" och sätter i kraft GOST R 53768-2010 "Trådar och kablar för elektriska installationer för en märkspänning på 450/750 V inklusive. OTU" och GOST R 53769-2010 "Strömkablar med plastisolering för en märkspänning på 0,66; 1 och 3 kV. OTU" [22] . Från den 1 januari 2014, effekten på Ryska federationens territorium av standarderna GOST R 53768-2010 "Trådar och kablar för elektriska installationer för en märkspänning på 450/750 V inklusive. OTU" och GOST R 53769-2010 "Strömkablar med plastisolering för en märkspänning på 0,66; 1 och 3 kV. OTU" och träder i kraft GOST 31947-2012 "Trådar och kablar för elektriska installationer för märkspänning upp till 450/750 V inklusive. OTU" och GOST 31996-2012 "Strömkablar med plastisolering för en märkspänning på 0,66; 1 och 3 kV. OTU" [23] .

Impregnerad pappersisolering

Kabelpapper i enlighet med GOST 23436-83 för isolering av kraftkablar för spänningar upp till 35 kV kvaliteter K och KMP är tillverkade av oblekt sulfatmassa, klass KM - från oblekt sulfatmassa för flerskiktskabelpapper. Kabelpapper i enlighet med GOST 645-79 för kabelisolering för spänningar från 110 till 500 kV är tillverkat av speciell sulfatoblekt massa, papperskvaliteter KVM (flerlager) och KVMS (flerlagerstabiliserad) produceras med maskinjämnhet och papperskvalitet KVMSU ( flerskiktsstabiliserad komprimerad) - kalandrerad [24] .

Polyetenisolering

Moderna kablar är gjorda med XLPE-isolering och används i nätverk av olika spänningsklasser (upp till 500 kV). Användningen av tvärbunden polyeten ger höga dielektriska egenskaper för isolering, höga mekaniska egenskaper, högre termiska förhållanden jämfört med pappers-oljeisolering, tillförlitlighet och hållbarhet hos kablar. För effektiv anslutning används värmekrympbara kabelhylsor [25] .

Brandspridningen i TV-tornet Ostankino från topp till botten berodde på den flytande smältan av polyetenhöljet i matarna . Under laboratorieförhållanden var flamutbredningshastigheten 0,25-0,50 m/min; vid en brand i TV-tornet, på grund av den höga volymetriska temperaturen, ökade fortplantningshastigheten med 2-4 gånger, medan de brinnande dropparna av polyeten som faller ner skapade sekundära bränder.

På grund av den höga temperaturen i brandsätet och den höga värmeledningsförmågan hos kopparkärnor var brandskyddet för antennmatare inte effektivt. Som brandskydd användes färg till matarnas polyetenmantel och ytan isolerades med glasfiberduk. Den brandsäkra strukturen föll och föll av under intensiv polyetenbränning från insidan. Förutom den aktiva förbränningen av matare som hade brännbara yttre polyetenmantel, bidrog även förbränningen av andra kablar som inte skyddades av flamskyddsmedel [26] .

Oljefylld kabel

En oljefylld kabel är en kabel med övertryck skapad av olja, som är en del av den impregnerade pappersisoleringen, och tillhandahålls för kompensation för temperaturförändringar i oljevolymen.

En oljefylld kabel i en rörledning är en oljefylld kabel med individuellt skärmade kärnor inneslutna i en rörledning som fungerar som en mantel [27] .

Utvecklingen av bränder i kabelrum med kablar i oljefyllda rör under lika förhållanden för gasutbyte sker mer intensivt än i luftkablar. Detta beror på det faktum att oljan i rören har en temperatur på 35-40 ° C under övertryck och när röret är trycklöst sprids det, vilket ökar förbränningsområdet [28] .

I Ryssland producerades kablar för en spänning på 110-500 kV med nödvändiga beslag. Har tagits ur produktion sedan 2005 och för närvarande ersätts de befintliga linjerna med högspänningskablar med XLPE-isolering.

Brandsäkerhet av kablar

Risk för kortslutning

Fysisk modell för att sola i en metalllåda med lock:

Risk för långvariga överbelastningar

När den utsätts för överbelastningsström värms den ledande kärnan, isoleringen och kabelmanteln upp. När gränstemperaturen uppnås börjar kemiska reaktioner av termisk nedbrytning och förgasning av isoleringsmaterialet och kabelmanteln. De resulterande termiska nedbrytningsprodukterna värms upp och blandas med luft, termisk oxidation inträffar. När de kritiska värdena för koncentrationen av termiska sönderdelningsprodukter i luft och gasblandningens temperatur uppnås, uppstår antändning [30] .

Brandspridning genom kabelledningar och elektriska ledningar

Många kablar sprider förbränning under grupp- eller enkelläggning, med mantlar gjorda av vanlig PVC-blandning (AVVG, VVG, KVVG, etc.) eller till och med polyeten (TPP) [31] . Kablar VVG och NRG med deras antal i en bunt om fem eller fler sprider i de flesta fall förbränning i vertikalt arrangemang [32] .

Det lägre värmevärdet för isoleringen av kablar som sprider förbränning är från 16,9 till 19,2 MJ/kg, och för NG och brandsäker från 22,5 till 25,2 respektive 32 MJ/kg [33] .

Förbränningens spridning längs kabelledningar och elektriska ledningar beror på förhållandet mellan förbränningsvärmen och volymen av bunten av kablar och/eller ledningar (volymen inkluderar luftgap mellan kablar och ledningar) [34] .

Driften i kraftverk och andra kraftverk av kablar som endast uppfyller flamskyddskraven för en enskild kabel har förknippats med ett betydande antal bränder, vilket lett till stora skador. 1984-1986 utvecklades kabelprodukter med masstillämpning vid All-Russian Research Institute för kabelindustrin, som inte sprider förbränning under gruppläggning. Till en början användes sådana kablar och ledningar i kärnkraftverk, men sedan användes dessa kabelprodukter i andra industrier. Indexet "ng" har införts i beteckningen av märken av kablar av denna typ [35] . Enligt statistik, från 1990 till 2008, förekom ingen brändning av kablar av typen "ng" vid kärnkraftverk [33] .

Utsläpp av giftiga ämnen vid förbränning

I den kemiska sammansättningen av manteln av kablar märkta "ng" finns element i halogenserien. Kabeln har ett ökat motstånd mot spridning av bränning och antändning från kortslutning. Men att bränna den i en eld, när den själv utsätts för lågor, kan leda till en ökning av toxicitetsnivån för förbränningsprodukter. Därför förbjöds deras användning i Västeuropas tunnelbanor i slutet av 1970-talet [36] .

För att lösa problemen i samband med utsläpp och rök har en klass av kabelmaterial skapats som inte innehåller halogener, det vill säga att de inte avger korrosiva gaser och har en betydligt lägre nivå av rökemission - de så kallade kompositionerna. Halogenfria kabelkompositioner utvecklas från behovet av att öka sitt syreindex till värden i storleksordningen 35…40. Detta uppnås genom att införa flamskyddsmedel-hydroxider i den ursprungliga polymeren. I industriell skala används aluminiumhydroxider Al (OH) 3 och magnesium Mg (OH) 2 av syntetiskt och naturligt ursprung. Mekanismen för den flamskyddande verkan av hydroxider är absorptionen av en stor mängd värme på grund av frigörandet av vatten med ökande temperatur. Baspolymererna för industriella halogenfria kompositioner är huvudsakligen etensampolymerer: etenvinylacetat (EVA), eten-akrylatpolymerer (EMA, EEA, EBA), metalloceneten-oktensampolymerer (mULDPE) och eten-propensampolymerer (EPR/EPDM) ) [37] .

Värmebeständighet

Värmebeständighet hos ett dielektrikum är förmågan hos ett dielektrikum att motstå exponering för förhöjda temperaturer under en tid som är jämförbar med perioden för normal drift, utan oacceptabel försämring av dess egenskaper. Synonymer är termerna: temperaturbeständighet, värmebeständighet, termisk stabilitet, termisk stabilitet [38] .

Brandmotstånd är en parameter som kännetecknar prestandan hos en kabelprodukt, det vill säga en kabelprodukts förmåga att fortsätta utföra sina specificerade funktioner när den exponeras för och efter exponering för en flamkälla under en given tidsperiod [39] .

Kabelavslutning

Avslutningar av kabelprodukter måste som regel förberedas före installation. Processen att förbereda en kabel för anslutning kallas kabelskärning. Oftast innebär detta att man tar bort isoleringen till önskad längd, installerar kontakter eller kabelskor, märkning av ledningar, el och vattentätning av avslutningar.

Crimpning används vid terminering och anslutning av aluminium (koppar) kabelkärnor, som är baserad på principen om lokal fördjupning av den rörformade delen av metallöglan (enligt GOST 9581-68 eller GOST 7368-70) eller anslutningshylsan i kabelkärna. I detta fall komprimeras kärnans ledningar och en pålitlig elektrisk kontakt bildas. Verktyget som används är en crimper . Tvärsnittet av kabelkärnor som tillåts för krympning är från 4 till 240 mm². Innan sektorns kärnor krymps kan de förformas (rundas). Instruktioner om krympningens omfattning ges i "Instruktioner för avslutning och anslutning av aluminium- och kopparledare av isolerade kablar" МН139-67 MMSS СССС och i tillägg till den.

Som ett alternativ, tillämpa:

Skydd mot fuktinträngning

Inträngande av fukt i kabeln skadar både elektriska (på grund av en minskning av isolationsmotstånd, upp till genombrott, korrosion av ledande kärnor) och optiska (på grund av grumling av den optiska fibern) kablar. För att skydda kommunikationskablar från fukt används ett hydrofobt fyllmedel , samt kompressor-signalinstallationer som tillför torkad högtrycksluft till kabeln. Kabeländarna efter kapning måste vara täckta. För att upptäcka skador på kabeln som är förknippade med en kränkning av tätheten hos dess mantel, kan indikatorgas tillföras kabeln , vars läckpunkt kan detekteras med hög noggrannhet med hjälp av läckagedetektorer [40] .

Se även

Anteckningar

  1. ↑ Transmission line//Elektronik. Encyclopedic Dictionary - M .: Soviet Encyclopedia, 1991
  2. ↑ Lång pneumatisk linje // Encyclopedia of modern technology. Automatisering av produktion och industriell elektronik. Volym 1 (A - I) - M .: Soviet Encyclopedia, 1962.
  3. ↑ Pneumatisk kabel // Encyclopedia of modern technology. Automatisering av produktion och industriell elektronik. Volym 2 (K - Mätfel) - M .: Soviet Encyclopedia, 1962.
  4. ↑ Kabel // Encyclopedic Dictionary of Brockhaus och Efron  : i 86 volymer (82 volymer och 4 extra). - St Petersburg. 1890-1907.
  5. ↑ Bachelis, 1971 , sid. 120.
  6. ↑ Lebedev V.D. Strömkablar - L .: ONTI NKTP USSR, 1936
  7. ↑ KABELINDUSTRI I RYSSLAND OCH CIS-LÄNDER. UTVECKLINGSSTIDER, NYA UTMANINGAR Arkivexemplar av 21 mars 2012 på Wayback Machine // Kablar och ledningar nr 45 (3178), 2009
  8. ↑ Elkabel // Kazakstan. Nationalencyklopedin . - Almaty: Kazakiska uppslagsverk , 2005. - T. III. — ISBN 9965-9746-4-0 .  (CC BY SA 3.0)
  9. ↑ 1 2 Charlet D.L. Jorden runt: Kommunikationskablars förflutna, nutid och framtid - M .: Radio och kommunikation, 1985
  10. ↑ Grigoryan A. G., Dikerman D. N., Peshkov I. B. Tillverkning av kablar och ledningar med plast och gummi. - M . : Energoatomizdat, 1992. - P. 5.
  11. ↑ Bachelis, 1971 , sid. 7.
  12. ↑ Bachelis, 1971 , sid. 25.
  13. ↑ Bachelis, 1971 , sid. 324.
  14. ↑ Regler för användning av kommunikationskablar med metallledare
  15. ↑ Annenkov Yu. M., Ivashutenko A. S. Lovande material och teknologier inom elektrisk isolering och kabelteknik - Tomsk, 2011 s. 136
  16. ↑ Tiranovsky G. G. Installation av automatisk brandsläckning i kabelkonstruktioner av kraftanläggningar. — M.: Energoizdat, 1982. S. 4
  17. ↑ GOST 5960-72 "Polyvinylkloridplast för isolering och skyddande mantel av ledningar och kablar. Specifikationer"
  18. ↑ GOST 16442-80 "Strömkablar med plastisolering. Specifikationer"
  19. ↑ I. G. Dovzhenko. LÅG BRANDRISK PLAST TYP PP (HANDELSNAMN "LOWSGRAN") Arkiverad 21 mars 2012 på Wayback Machine
  20. ↑ Smelkov, 2009 , sid. 75.
  21. ↑ Utveckling av en ny GOST för kabel-PVC-föreningar // Allmänna frågor // Vetenskap och teknik | Neftegaz.RU . Hämtad 6 mars 2010. Arkiverad från originalet 13 december 2011.
  22. ↑ Implementering av nya nationella standarder GOST R 53768-2010 och GOST R 53769-2010 . Hämtad 16 juni 2010. Arkiverad från originalet 31 mars 2010.
  23. ↑ Order of Rosstandart daterad 29 november 2012 N 1416-st
  24. ↑ Belorusov N. I. et al. Elektriska ledningar, kablar och sladdar: en handbok. M.: Energoatomizdat, 1988. S. 10
  25. ↑ Kabelboxar . Effektiv kabelanslutning . Hämtad 21 oktober 2018. Arkiverad från originalet 20 oktober 2018.
  26. ↑ Brandsäkerhet i konstruktion. April 2009 № 2 // Vodyanoy A.V. Ostankino TV-torn: myter och verklighet. Del 1. S. 77-79
  27. ↑ GOST 15845-80 "Kabelprodukter. Termer och definitioner"
  28. ↑ Kasholkin B. I., Meshalkin E. A. Släckning av bränder i elektriska installationer. — M.: Energoatomizdat, 1985. S. 21
  29. ↑ Matematisk modellering av det termiska tillståndet för kabelrutter belägna i den hermetiska zonen av kärnkraftverk under brandförhållanden / A. B. Rassamakin, P. G. Krukovsky, A. S. Polubinsky // Industrial Heat Engineering. - 2004. - Volym 26, N6. - S. 164-169 Arkiverad kopia (otillgänglig länk) . Tillträdesdatum: 9 januari 2014. Arkiverad från originalet 2 januari 2014. 
  30. ↑ Grigoryeva Muza Mikhailovna MATEMATISK MODELLERING AV FYSIKALISKA OCH KEMISKA PROCESSER I KABELPRODUKTER UNDER ELEKTRISK ÖVERBELASTNING. ABSTRAKT av avhandlingen för graden av kandidat för tekniska vetenskaper - Tomsk, 2010 P.7
  31. ↑ Problem med att säkerställa brandsäkerhet för kabelströmmar . Hämtad 4 mars 2010. Arkiverad från originalet 8 november 2011.
  32. ↑ M.K. Kamensky. Huvudsakliga brandsäkerhetsaspekter av elektriska kablar Arkiverad 13 december 2013 på Wayback Machine // CABEL -nyheter nr 6-7 juni - juli 2009
  33. ↑ 1 2 Arkiverad kopia . Hämtad 5 april 2010. Arkiverad från originalet 9 januari 2014.
  34. ↑ Smelkov, 2009 , sid. 221.
  35. ↑ Tillstånd och framtidsutsikter för produktion av elkablar med ökad brandsäkerhet . Hämtad 4 mars 2010. Arkiverad från originalet 16 augusti 2011.
  36. ↑ Arkiverad kopia . Hämtad 6 april 2010. Arkiverad från originalet 9 januari 2014.
  37. ↑ Granskning av flamskyddsmedel av mineralhydroxid för halogenfria kabelkompositioner Arkiverad 9 januari 2014 på Wayback Machine // Kabelnyheter nr 8, augusti 2009
  38. ↑ GOST 21515-76 "Dielektriska material. Termer och definitioner"
  39. ↑ GOST 31565-2012 "Kabelprodukter. Brandsäkerhetskrav" Avsnitt 3. Termer och definitioner
  40. ↑ GOST R 50889-96 "Linjära konstruktioner av lokala telefonnät. Termer och definitioner"

Litteratur

Länkar

  Gå till Wikidata-objektet  Ordböcker och uppslagsverk
I bibliografiska kataloger