Кабели для взрывоопасных сред: невидимая защита в мире искр и пламени

Там, где любая искра может стать причиной катастрофы, надежность каждой детали системы — вопрос жизни и смерти. Электрические кабели, казалось бы, пассивные элементы инфраструктуры, в таких условиях превращаются в критически важную составляющую безопасности. Специальные кабели для взрывоопасных сред (ВЗ) - это высокотехнологичные изделия, созданные для того, чтобы передавать энергию и данные там, где обычные кабели недопустимы.

История появления: от пламени шахтерской лампы до строгих стандартов

История этих кабелей неразрывно связана с развитием промышленности и горного дела.

• Эпоха угля и газа (XIX - начало XX века): Первые «взрывоопасные среды» — угольные шахты, где скопление метана (рудничного газа) и угольной пыли делало любую электрическую искру смертельно опасной. Первые решения были примитивными: проводку старались изолировать, использовать низкие напряжения. Толчком к развитию стало изобретение британским ученым Хамфри Дэви предохранительной лампы для шахтеров (1815 г.), которая принципом сдерживания пламени внутри сетки предвосхитила идею взрывозащиты.
• Середина XX века: стандартизация и теория. С развитием нефтегазовой и химической промышленности проблема вышла за пределы шахт. Стали появляться первые национальные стандарты (например, в СССР — «Правила устройства электроустановок» с разделом о взрывоопасных средах). Ключевым стал подход к классификации сред по вероятности присутствия взрывоопасной смеси.
• 1970-е годы и появление МЭК: международная электротехническая комиссия (МЭК) начала разработку единого международного стандарта IEC 60079, который систематизировал виды взрывозащиты, включая требования к кабелям и их монтажу. Это дало мощный импульс для глобализации технологий и производства специализированных кабелей.
• Конец XX - начало XXI века: материальная революция. Широкое внедрение полимеров (ПВХ, полиэтилен, безгалогенных компаундов) вместо резины и свинца позволило создавать более гибкие, долговечные и безопасные кабели с заданными свойствами: маслостойкость, химическая стойкость, нераспространение огня.

Технологические особенности: что внутри?

Кабель для взрывоопасных сред - это сложная конструкция, где каждый слой выполняет свою важную защитную функцию. Все требования к элементам конструкции кабеля регламентированы ГОСТ 58342-2019.

Кабели, применяемые во взрывоопасных средах, могут быть разного назначения: силовые или контрольные.

Токопроводящая жила медная либо алюминиевая (алюминиевый сплав). Алюминий и его сплав обычно используют для стационарной прокладки больших сечений (не менее 16 мм²).

Токопроводящие жилы огнестойких кабелей для взрывоопасных сред обязательно должны быть медными с термическим барьером из слюдосодержащих лент.

Сами токопроводящие жилы могут быть однопроволочные либо многопроволочные, круглые либо секторные, в зависимости от требований проекта.

Изоляция кабелей для взрывоопасных сред на номинальное напряжение 0,66; 1 и 3 кВ должна быть из: поливинилхлоридного пластиката или поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности, этиленпропиленовой или кремнийорганической резины, сшитого полиэтилена или полимерной композиции, не содержащей галогенов.

Изоляция силовых кабелей на 6 и 10 кВ должна быть из поливинилхлоридного пластиката (только для кабелей на 6 кВ), сшитого полиэтилена или этиленпропиленовой резины.

Эти материалы обладают высокой термостойкостью, стойкостью к электрическому пробою и старению, а также обладают высокими диэлектрическими свойствами.

Сердечник служит двум ключевым целям:

1. Обеспечивает продольную герметичность, предотвращая распространение газа или пламени вдоль кабеля.
2. Повышает устойчивость к ударам.

В многожильных кабелях для взрывоопасных сред сердечник формируют из самих изолированных жил, плотно скручивая их вместе. Чтобы не оставалось пустого пространства внутри «косички» жил, его заполняют специальным жгутом из волокнистого или полимерного гигроскопичного материала.  Часто используется мягкий материал (специальная резина), который при скрутке деформируется и идеально заполняет промежутки.

Пустоты с внешней стороны скрученных жил заполняются автоматически в процессе нанесения внутренней оболочки кабеля (заполнение снаружи жил).

Особо строгие требования предъявляются кабелям самого высокого уровня опасности - в средах с постоянной или высокой вероятностью взрыва (классы 0 и 1), а также для питания особого оборудования - жилы должны быть скручены вокруг профилированного центрального сердечника из полимера или резины.

Допускаются разные конструктивные решения уплотнения жил кабелей для взрывоопасных сред, но они обязательно должны быть утверждены в технической документации на конкретную марку кабеля.

Броня (опционально, но часто обязательна) защищает от механических повреждений (падение инструментов, сдавливание, грызуны). Это может быть стальная оцинкованная или алюминиевая лента (или проволока).

Наружная оболочка (внешний защитный шланг) кабеля для взрывоопасных сред - самый важный с точки зрения внешнего воздействия элемент, изготавливающийся из специальных материалов:

• из поливинилхлоридного пластиката,
• из полимерных композиций не содержащих галогенов,
• из сшитых полимерных композиций не содержащих галогенов,
• из этиленпропиленовой резины.

Экран (опционально): обычно применяются медные ленты или проволоки (либо оплетка из медных проволок) для минимизации электромагнитные помех, которые могут исказить сигналы управления и стать источником нагрева. Также в кабелях среднего и высокого напряжения экран выравнивает распределение электрического поля вокруг жилы, предотвращая локальные перенапряжения и пробой изоляции.

Оболочки холодостойких и маслобензостойких кабелей для взрывоопасных сред должны быть выполнены из материалов, соответствующих конкретному исполнению и обеспечивающих эти требования.

В части пожарной опасности кабелей для взрывоопасных сред возможно исполнение:

• не распространяющие горение при одиночной прокладке (без обозначения),
• не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением [LS],
• не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении [HF],
• огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением [FRLS],
• огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением и не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении [FRHF].

Обозначение марки кабеля для применения во взрывоопасных средах начинается с букв «Вз». Пример: Вз-ВВГнг(А)-LS

Конструкция кабелей для применения во взрывоопасных средах — это не просто формальность, а инженерная мера безопасности, направленная на повышение надежности, герметичности и стойкости к внешним воздействиям в экстремальных условиях.

Область применения: где работают эти кабели?

Везде, где существует риск образования взрывоопасной атмосферы:

• Нефтегазовая отрасль: от буровых платформ и танкеров до НПЗ, компрессорных станций и нефтехимических комбинатов.

• Химическая и фармацевтическая промышленность: производство, где используются легковоспламеняющиеся растворители, газы, порошки.

• Горнодобывающая промышленность: угольные шахты, рудники.

• Переработка и хранение зерна: мукомольные комбинаты, элеваторы, где взрывоопасна пыль.

• Производство и обработка металлов: порошковая металлургия, покрасочные цеха с использованием порошковых красок.

• Объекты инфраструктуры: тоннели, подземные парковки, АЗС, канализационные и биогазовые станции.

• В различных типах взрывоопасных сред, в том числе в районах с холодным климатом (в климатическом исполнении -ХЛ по ГОСТ 15150).

А также автозавод, лесопилка, сахарный комбинат и тд.

Уникальные свойства и современные тренды

Современные кабели для взрывоопасных сред - это уже не просто «защищенная проводка». Это сложные инженерные продукты:

1.         Комбинированные и гибридные конструкции: один кабель может объединять силовые жилы для питания, медные пары для передачи данных, коаксиальные линии для видео с камер наблюдения и даже волоконно-оптические жилы. Это сокращает количество прокладываемых кабелей, упрощает монтаж и повышает надежность системы в целом.

2.         Повышенная гибкость и динамическая стойкость: с развитием роботизированных комплексов и подвижных механизмов на опасных объектах востребованы кабели, выдерживающие миллионы циклов изгиба без потери свойств.

3.         Экологичность и безопасность для человека: тренд на материалы LSHF (Low Smoke Halogen Free) стал стандартом де-факто. При пожаре такой кабель не выделяет едкого дыма, позволяя людям видеть пути эвакуации и не отравляясь.

4.         Стойкость к экстремальным условиям: модификации кабелей создаются для работы в широком диапазоне температур (от -60°C до +120°C и выше), под воздействием УФ-излучения, морской воды, агрессивных химикатов.

5.         Интеллектуализация: внедрение специальных меток в оболочку кабеля позволяет отслеживать его историю, параметры, срок службы и упрощает управление активами на крупных предприятиях.

6.         Соответствие глобальным стандартам: современный кабель должен одновременно отвечать требованиям IEC (международный), ATEX (ЕС), ГОСТ Р МЭК/РЭА (Россия-ЕАЭС), что делает его продуктом для глобального рынка.

Заключение

Кабель для взрывоопасных сред - яркий пример того, как, казалось бы, простой компонент превращается в высокотехнологичное изделие, от которого зависит бесперебойная работа отраслей и безопасность людей. Его эволюция от простой изолированной меди до интеллектуальных многофункциональных систем отражает общий путь промышленной революции: стремление к большей безопасности, эффективности и интеграции в условиях самых суровых сред.

Сегодня это не просто «провод в оплетке», а ключевой элемент «нервной системы» современного опасного производства.

Если обычный кабель рассчитан на электрические и механические нагрузки, то кабель для взрывоопасных сред - это комплексное электротехническое решение для безопасности. Его отличие в дополнительных защитных слоях и материалах, призванных предотвратить нагрев, искрение и распространение пламени, чтобы не дать внешней взрывоопасной среде воспламениться.

Кабельный Завод «ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ» разрабатывает и производит более 90 тыс. маркоразмеров кабелей и проводов для всех отраслей промышленности в режиме «полного производственного цикла».  

Собственные волочильные станы из катанки делают медную и алюминиевую проволоку, затем ее скручивают в стренгу и/или токопроводящую жилу.  Далее более 50 производственных линий позволяют выпустить необходимую заказчику конструкцию кабеля: нанести изоляцию, экран, броню, оболочку.

На каждом этапе производится контроль качества: от выбора надежных поставщиков до многоступенчатого входного контроля, чтобы безупречное качество было заложено в основу будущего кабеля.

Когда кабель готов, отдел ОТК поверяет продукцию на соответствие ГОСТ и требованиям заказчика, затем продукция маркируется, упаковывается и отправляется заказчику.

Мы предусмотрели все!

Наша продукция применима в разных условиях, в том числе:

• для химических агрессивных сред;
• для регионов с повышенной сейсмической активностью;
• во взрывоопасных средах (Вз);
• в условиях холода: монтаж без подогрева до –40 °C, эксплуатация до –70 °C;

Возможна индивидуальная разработка под технические требования проекта, в т.ч. с высокопрочной полиуретановой оболочкой, с контролем нагрева и перегрева изоляции в процессе эксплуатации (термоиндикаторные), с высокой электрической и термической стойкостью изоляции и тд. Срок службы кабеля до 40 лет;

Нами получен Сертификат соответствия на продукцию, применяемую во взрывоопасных средах.

ЭКСПЕРТ-КАБЕЛЬ – ответственный и надежный производитель кабелей и проводов как с медной, так и с алюминиевой жилой, обеспечивает энергией настоящее и будущее.