Кабель

Ка́бель (нидерл. kabel) — конструкция из одного или нескольких изолированных друг от друга проводников (жил), или оптических волокон, заключённых в оболочку. Кроме собственно жил и изоляции может содержать экран, силовые элементы и другие конструктивные элементы.

Кабельная линия - линия, предназначенная для передачи электроэнергии, отдельных ее импульсов или оптических сигналов и состоящая из одного или нескольких параллельных кабелей с соединительными, стопорными и конечными муфтами (уплотнениями) и крепежными деталями.

Материал проводников

Проводники в кабелях изготавливаются из следующих материалов:

• для передачи электрической энергии и сигналов: 
  • Сталь
  • алюминий,
  • медь,
  • серебро,
  • золото,
  • сплавов различных металлов;
• для передачи оптических сигналов:
  • стекло,
  • пластмассы,
• для рассеивания тепла:
  • нихрома
  • константана.

Материал оболочки

Оболочка кабеля предназначена для защиты проводников и изоляторов от внешних воздействий, прежде всего от влаги, которая приводит к нарушению изоляции электрических кабелей, а также помутнению оптических волокон.

Оболочка кабеля может состоять из одного и более герметизирующих и армирующих слоёв, в качестве этих слоёв могут применяться различные материалы: ткань, пластмассы, металл, резина и проч. Кабели для передачи электрических сигналов могут быть снабжены экраном из металлической сетки, листового металла (фольги) или полимерной плёнки с тонким металлическим покрытием.

В условиях устойчивого дефицита кабельной продукции, который имел место в бывшем Советском Союзе, потребители не предъявляли к нему особых противопожарных требований. Многие кабели обладали «хорошей» горючестью, имея оболочки из обычного ПВХ-пластиката (АВВГ, ВВГ, КВВГ и т. п.) или даже из полиэтилена (ТПП).

Поливинилхлоридные (ПВХ) пластикаты

Твёрдый поливинилхлорид имеет высокое содержание хлора (около 57 %) и воспламеняется с трудом. При воздействии пламени происходят следующие процессы:

• 80 °C — начинается размягчение материала;
• 100 °C — начинается образование хлороводорода;
• 160 °C — около 50 % хлороводорода выделяется в виде газа;
• 210 °C — поливинилхлорид плавится;
• 300 °C — около 85 % хлороводорода выделяется в виде газа;
• 350—400 °C — загорается «углеродный остов» молекулы поливинилхлорида.

  
  

Один килограмм твёрдого поливинилхлорида выделяет 350 литров газообразного хлороводорода, который при растворении может дать более 2 литров концентрированной (25 %) соляной кислоты.

Для изоляции кабелей применяется мягкий поливинилхлорид или кабельный пластикат. Этот материал содержит 50 % различных добавлений (пластификаторов и др.), которые сильно изменяют горючие свойства полимера. Пластификаторы начинают улетучиваться уже при температуре 200 °C и загораются. Содержание хлора уменьшается примерно до 35 %, и его не хватает, чтобы препятствовать распространению огня. Однако, при сильном выделении хлороводорода твёрдый поливинилхлорид, удалённый от очага, не загорается и пожар гаснет.

Благодаря перепаду температур, тяге, создаваемой в кабельных шахтах, газы, содержащие хлороводород уносятся от очага пожара, проникают в щитовые и аппаратные помещения и оседают на оборудовании.

В начале 1980-х годов требования к пожарной безопасности кабелей сводились в основном к нераспространению горения по длине кабельных изделий, проложенных одиночно или в пучках. Для этого применяли оболочки кабельных изделий, изготовленных из пластикатов марок О-40 (кабели ВВГ, АВВГ; образец пластиката длиной 130 мм, шириной 10 мм и толщиной 2 мм вносится в пламя газовой или спиртовой горелки с выдерживанием его в пламени под углом 45° до воспламенения, после этого образец достаётся из пламени и должен потухнуть за время не более 30 секунд) и НГП 30-32 (НГП 40-32).

Эксплуатация на электростанциях и других энерговооружённых предприятиях кабелей, которые удовлетворяют только требованиям по нераспространению горения для одиночного кабеля, была сопряжена со значительным числом пожаров, приводящих к большому ущербу. В 1984—1986 годах во ВНИИ кабельной промышленности были разработаны кабельные изделия массового применения, которые не распространяют горение при групповой прокладке. Первоначально такие кабели и провода применялись на атомных электростанциях, однако затем эти кабельные изделия были использованы и в других областях промышленности. В обозначения марок кабелей такого типа введён индекс «НГ».

Действующий в настоящее время «Пластикат поливинилхлоридный для изоляции и защитных оболочек проводов и кабелей» был разработан и введён в действие с 1 января 1974 года, имеет 9 изменений. С 1991 года работы по внесению технических изменений  были прекращены. Дальнейшие разработки и модификации существующих марок ПВХ пластикатов оформлялись в виде технических условий.

В химическом составе оболочек кабелей в маркировкой «НГ» присутствуют элементы галогенового ряда. Кабель имеет повышенную устойчивость к распространению горения и возгоранию от коротких замыканий. Однако горение его в условиях пожара, когда он сам подвергается воздействию пламени, может привести к повышению уровня токсичности продуктов горения. Поэтому их применение в метрополитенах Западной Европы было запрещено в конце 1970-х годов. В соответствии с современными требованиями безопасности в зданиях и сооружениях, в которых присутствуют люди, требуется применять кабели с маркировкой нг-LS, нг-HF.

Согласно статистики, с 1990 по 2008 год на АЭС горения кабелей типа «НГ» не происходило.

Распространение пожара в Останкинской телебашне в направлении сверху вниз было обусловлено стекающим расплавом полиэтиленовой оболочки фидеров. В лабораторных условиях скорость распространения пламени составляла 0,25-0,50 м/мин; при пожаре на телебашне, из-за высокой объёмной температуры, скорость распространения выросла в 2-4 раза, при этом падающие вниз горевшие капли полиэтилена создавали вторичные очаги пожара.

Из-за высокой температуры в очаге пожара и высокой теплопроводности жил меди огнезащита антенных фидеров оказалась не эффективна. В качестве огнезащиты использовалась краска для полиэтиленовой оболочки фидеров и изоляция поверхности стекловолоконной тканью. Огнезащитная конструкция обвисала и опадала при интенсивном горении полиэтилена изнутри. Кроме активного горения фидеров, имевших горючие внешние полиэтиленовые оболочки, вклад внесло также горение других кабелей, которые были не зачищены огнезащитными составами.

Современные кабели производятся с изоляцией из сшитого полиэтилена и используются в сетях различного класса напряжения (до 500 кВ). Применение сшитого полиэтилена обеспечивает высокие диэлектрические свойства изоляции, высокие механические свойства, более высокие по сравнению с бумажно-масляной изоляцией термические режимы, надёжность и долговечность кабелей.

Маслонаполненный кабель

Маслонаполненный кабель — это кабель с избыточным давлением, создаваемым маслом, входящим в состав бумажной пропитанной изоляции, и предусмотренной компенсацией температурных изменений объёма масла.

Маслонаполненный кабель в трубопроводе — это маслонаполненный кабель с отдельно экранированными жилами, заключёнными в трубопровод, служащий оболочкой.

Развитие пожаров в кабельных помещениях с кабелями в маслонаполненных трубах при равных условиях газообмена происходит более интенсивно, чем по кабелям воздушной прокладки. Вызвано это тем, что масло в трубах находится при температуре 35-40 °C под избыточным давлением и при разгерметизации трубы растекается, увеличивая площадь горения.

Другие типы изоляции

Также в качестве изоляции может применяться прессованная окись магния, изоляционные лаки, шёлк натуральный и синтетический, хлопчатобумажная пряжа, полистирольная и триацетатная лента.

Современные требования пожарной безопасности

Запрещена открытая прокладка кабелей с оболочкой распространяющей горение.

Кабельные изделия должны подразделяться по показателям пожарной безопасности на следующие типы исполнения:

• без исполнения — кабельные изделия, не распространяющие горение при одиночной прокладке;
• нг — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке;
• нг-LS — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением;
• нг-HF — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке и не выделяющие коррозионно- активных газообразных продуктов при горении и тлении;
• нг-FRLS — кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением;
• нг-FRHF — кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке и не выделяющие коррозионно- активных газообразных продуктов при горении и тлении;
• нг-LSLTx — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и с низкой токсичностью продуктов горения;
• нг-HFLTx — кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, не выделяющие коррозионно- активные газообразные продукты при горении и тлении и с низкой токсичностью продуктов горения.

Условие нераспространения горения при открытой прокладке — это минимальное требование безопасности, предъявляемое федеральным законом. Требования безопасности расширяются нормативными документами.

Кабели и кабельная арматура, к которым предъявляются требования пожарной безопасности, должны удовлетворять требованию по нераспространению горения. Для кабелей, проложенных пучком, необходимо принятие дополнительных мер, обеспечивающих нераспространение горения.

В зависимости от применения, кабели должны иметь следующие исполнения:

Данные требования не распространяются на кабельные изделия, предназначенные для прокладки в земле и воде, а также на маслонаполненные кабели, обмоточные и неизолированные провода.

При конструировании кабелей основными техническими решениями по реализации современных требований пожарной безопасности явлюяются:

Классификация кабелей

По области применения их можно условно разделить на несколько групп:

Также кабели разделяют по: