Изолированный малодымный безгалогенный огнестойкий кабель среднего напряжения из сшитого полиэтилена стандарта IEC

Основа проектирования и соответствия
Данное изделие спроектировано, изготовлено и испытано в строгом соответствии с системой стандартов МЭК (Международной электротехнической комиссии), что гарантирует соответствие всех эксплуатационных характеристик передовым международным уровням.

Основные стандарты
- IEC 60502-2:2014+AMD1:2024 CSV: «Силовые кабели с экструдированной изоляцией и принадлежности к ним для номинальных напряжений от 1 кВ до 30 кВ – Часть 2: Кабели для номинальных напряжений от 6 кВ до 30 кВ». Это основной стандарт, определяющий конструкцию кабеля, размеры и требования к испытаниям, применимый к стационарно установленным экструдированным твердым диэлектрическим силовым кабелям для напряжений от 6 кВ до 30 кВ.
- МЭК 60228: «Проводники изолированных кабелей». Указывает требования к сопротивлению постоянного тока для проводников.
- IEC 60754-1/-2: «Испытание газов, выделяющихся при сгорании материалов кабелей – Определение содержания галогенокислотных газов и кислотности». Указывает требования к эксплуатационным характеристикам без содержания галогенов.
- IEC 61034-1/-2: «Измерение плотности дыма кабелей, горящих в определенных условиях». Указывает требования к производительности при низком уровне дыма.
- IEC 60332-1-2 / IEC 60332-3: «Испытания электрических и оптоволоконных кабелей в условиях пожара». Указывает требования к огнестойкости (испытание на вертикальное пламя на одном кабеле и испытание на вертикальное пламя на пучковых кабелях).

Третье издание IEC 60502-2:2014 заменило второе издание 2005 года. Ключевые технические изменения включают упрощение процедур расчета толщины свинцовой оболочки и верхней оболочки, добавление метода определения температуры проводника, изменение процедуры рутинного испытания напряжения, добавление электрического испытания верхней оболочки и изменение требований к неметаллическим оболочкам (включая полупроводниковые слои). Поправка, опубликованная в 2024 году (AMD1:2024), дополнительно дополняет последние технические требования.

Особое примечание: Настоящий стандарт применяется к стационарным установкам, таким как распределительные сети или промышленные объекты, но не применяется к особым условиям установки и обслуживания, таким как воздушные линии, горнодобывающая промышленность, атомные электростанции (зона сдерживания и ее окрестности), подводные или судовые установки.

Конструкция и материалы кабеля
Малодымный огнестойкий кабель среднего напряжения с нулевым содержанием галогенов изготовлен с использованием трехслойного процесса совместной экструзии проводникового экрана + изоляции XLPE + изоляционного экрана, что эффективно устраняет воздушные зазоры и обеспечивает очень низкий частичный разряд. Типичная конструкция изделия выглядит следующим образом:

Типичные строительные слои
1. Проводник: отожженная многожильная медь (одножильная или многожильная), соответствующая требованиям IEC 60228 к многожильным проводникам класса 2. Функция: Передача электрической энергии.
2. Проводниковый экран: Экструдированное полупроводниковое соединение. Функция: Равномерно распределяет электрическое поле и предотвращает образование воздушных зазоров между проводником и изоляцией.
3. Изоляционный слой: Сшитый полиэтилен (XLPE). Функция: Основной электроизоляционный слой.
4. Изоляционный экран: Экструдированный полупроводниковый компаунд. Функция: Равномерно распределяет электрическое поле за пределами изоляции.
5. Металлический экран: медная лента или медная проволочная обмотка. Функция: проводит ток короткого замыкания и защищает от электромагнитных помех.
6. Наполнитель и переплет: Полипропиленовые наполнители и нетканая тканевая лента. Функция: сохраняет округлость кабеля и обеспечивает амортизирующую защиту.
7. Внутреннее покрытие (постельное белье): полиолефин (ПВХ или ПЭ по желанию). Функция: Изолирует броневой слой от механического трения об изоляционный экран.
8. Броневой слой: броня из стальной ленты (двойная обмотка стальной лентой) или броня из стальной проволоки. Функция: Улучшает механическую защиту, выдерживает радиальное давление и осевое растяжение.
9. Внешняя оболочка: безгалогенный малодымный огнестойкий полиолефин (LSZH). Функция: Пожарная безопасность, охрана окружающей среды, механическая защита.

Изоляционный материал сердечника XLPE обладает очень высокой диэлектрической прочностью и термомеханическими свойствами. Внешняя оболочка представляет собой малодымный огнестойкий полиолефиновый материал с нулевым содержанием галогенов, не содержащий галогенов, с низкой плотностью дыма во время сгорания и без выделения токсичных коррозионных газов, таких как HCl.

Основные технические параметры
4.1 Номинальные классы напряжения
Стандартные номинальные классы напряжения продукта охватывают следующие диапазоны:
- 3,6/6 (7,2) кВ
- 6/6 (7,2) кВ
- 6/10 (12) кВ
- 8,7/10 (12) кВ
- 8,7/15 (17,5) кВ
- 12/20 (24) кВ
- 18/20 (24) кВ
- 18/30 (36) кВ
- 21/35 (40,5) кВ
- 26/35 (40,5) кВ
Это наиболее распространенные типы и покрытие поперечного сечения проводника. Пользователи могут выбирать на основе номинального напряжения системы электропитания в соответствии с национальными стандартами, такими как серия GB/T 12706. Максимальное рабочее напряжение может превышать номинальное в 1,2–1,5 раза.

4.2 Рабочая температура
- Максимально допустимая постоянная рабочая температура: 90 °C
- Максимальная температура проводника при коротком замыкании (макс. 5 с): 250 °С
- Минимальная рабочая температура окружающей среды: -20 °C; температура установки не должна быть ниже 0 °C

Изоляция XLPE повышает нормальную рабочую температуру с 70 °C для стандартной изоляции из ПВХ до 90 °C, одновременно увеличивая температуру, выдерживающую короткое замыкание, со 160 °C до 250 °C, что значительно повышает токопроводящую способность кабеля и надежность системы.

4.3 Радиус изгиба (согласно IEC 60502-2/GB/T 12706)
- Одножильный бронированный кабель: ≥ 15 × общий диаметр кабеля (D)
- Многожильный бронированный кабель: ≥ 12 × общий диаметр кабеля (D)

4.4 Ключевые электрические характеристики
- Сопротивление проводника постоянного тока 20 °C: соответствует требованиям IEC 60228.
- Испытание напряжения на промышленной частоте: 2,5 кВ / 5 мин, без пробоя.
- Испытание на частичный разряд: при 1,73 U₀ разряд, превышающий заявленную чувствительность, не обнаруживается.
- 4-часовая выдержка напряжения на промышленной частоте: 3,5 U₀ / 5 мин, изоляция без пробоев.

4.5 Механические свойства
Изоляция:
- Прочность на растяжение до старения: ≥ 12,5 Н/мм². После старения (110 ± 2 °C / 240 ч): вариация ≤ ±30%.
- Удлинение при разрыве перед старением: ≥ 200%.
Ножны:
- Прочность на растяжение до старения: ≥ 12,5 Н/мм². После старения: ≥ 10,0 Н/мм².
- Удлинение при разрыве перед старением: ≥ 300%. После старения: вариация ≤ ±30%.
Испытание на термоусадку (80 ± 2 °C / 5 циклов нагрева): Скорость усадки оболочки < 3%.

Огнестойкость при низком уровне дымления и нулевом содержании галогенов (основные характеристики)
Эти свойства отличают этот продукт от стандартных кабелей из сшитого полиэтилена и представляют его основную ценность в обеспечении пожарной безопасности в густонаселенных местах.

5.1 Огнестойкость (серия IEC 60332)
Испытание пламенем пучкового кабеля (IEC 60332-3): Степень обугливания образца не превышает 2,5 м над нижним краем горелки.
Огнестойкость классифицируется по различным классам, таким как класс A, класс B и класс C. Пользователи могут выбрать соответствующий класс огнестойких изделий в зависимости от плотности установки и экологических требований. Малодымные огнестойкие кабели с нулевым содержанием галогенов также могут быть дополнены дополнительными свойствами, такими как маслостойкость, устойчивость к ультрафиолетовому излучению, защита от термитов и грызунов.

5.2 Низкодымные характеристики (IEC 61034)
Измерение плотности дыма при сгорании кабеля (коэффициент пропускания света): Минимальный коэффициент пропускания света ≥ 60%. Некоторые высококачественные продукты (например, антипирены суперкласса А) могут достигать ≥ 70%.
Достаточная светопропускаемость во время пожара имеет решающее значение для безопасной эвакуации персонала. Традиционные кабели из ПВХ при горении выделяют большое количество черного дыма, что может за считанные минуты снизить видимость до менее 1 метра, что серьезно затрудняет эвакуацию.

5.3 Безгалогеновые / с низкой коррозионной активностью (IEC 60754)
- значение pH (взвешенное): ≥ 4,3
- Проводимость (взвешенная): ≤ 10 мкСм/мм
- Индивидуальное содержание галогенов (F, Cl, Br, I): ≤ 2 мг/г
- Общее содержание четырех галогенов: ≤ 5 мг/г
Среди вышеперечисленных показателей значение pH ≥ 4,3 указывает на то, что дымовой газ не является сильнокислым, проводимость ≤ 10 мкСм/мм указывает на очень низкую коррозионную активность газа, а общее содержание галогена ≤ 5 мг/г гарантирует, что материал оболочки не содержит галогенов, таких как хлор или бром. Традиционные кабели из ПВХ содержат более 30% хлора, а выделяющийся при сгорании газ HCl разъедает оборудование и серьезно повреждает дыхательные пути человека.

5.4 Сравнение огнестойких характеристик
Обычный кабель в оболочке из ПВХ по сравнению с этим продуктом (XLPE + LSZH):
- Класс огнестойкости: отсутствует или низкий по сравнению с классом A/B/C
- Коэффициент пропускания света при горении: ≤ 20%, густой черный дым против ≥ 60%, хороший коэффициент пропускания
- Коррозионная активность дымовых газов: сильная кислота (HCl), разъедает оборудование по сравнению со слабой кислотой/нейтралью, оборудование безопасно
- Выделение токсичных газов: высокотоксичные диоксины, хлор против следовых нетоксичных газов
- Безопасность персонала: серьезная угроза против безопасной эвакуации

Обозначение модели продукта
6.1 Примеры распространенных отечественных моделей
Обозначение отечественной модели для данного продукта в целом соответствует следующим правилам:
- Префикс типа:
  - WDZ/WDZA / WDZB / WDZC — Безгалогенный малодымный антипирен (класс A/B/C)
  - WDZN — Безгалогеновый, малодымный, огнестойкий и не дымящийся
  - NH — Огнестойкий
- Код изоляции: YJ — Изоляция из сшитого полиэтилена (XLPE)
- Код оболочки:
  - Y — Полиэтиленовая оболочка
  - E — Полиолефиновая оболочка (малодымная, безгалогеновая)
- Код брони:
  - 22 — Стальная ленточная броня + внешняя оболочка из ПВХ
  - 23 — Стальная ленточная броня + внешняя полиэтиленовая оболочка
  - 32/33 — Броня из стальной проволоки (тонкая/грубая стальная проволока)

Пример: WDZA-YJY23-8,7/15 кВ 3 ×240 мм²
Интерпретация:
- WDZA: Безгалогенный малодымный антипирен класса A
- YJ: изоляция из сшитого полиэтилена
- Y23: Полиэтиленовая оболочка + стальная ленточная броня
- 8,7/15 кВ: Номинальное напряжение
- 3 ×240 мм²: 3 жилы × 240 мм² поперечное сечение проводника

6.2 Перекрестные ссылки на общие международные модели
Распространенной соответствующей моделью на международном рынке является N2XSEFGbY (тип IEC), конструкция которой: медный проводник (Cu) / изоляция XLPE / медный ленточный экран (CTS) / внутреннее покрытие из ПВХ / оцинкованная стальная плоская проволочная броня (SFWA) / внешняя оболочка из ПВХ в соответствии со стандартом IEC 60502-2. Принимается индивидуальная настройка на основе образцов, при этом в качестве премиум-опции доступна внешняя оболочка с низким дымообразованием и нулевым содержанием галогенов (LSHF/LSZH).

Области применения
Благодаря своим высоким электрическим характеристикам и первоклассным характеристикам пожарной безопасности этот продукт широко применяется в различных проектах с высокими требованиями к безопасности:

7.1 Транспортные узлы и общественные объекты
- Метрополитен и железнодорожный транспорт: на подземных линиях должны использоваться малодымные огнестойкие кабели с нулевым содержанием галогенов, чтобы свести к минимуму выбросы вредных газов при сгорании кабеля, представляющих опасность для здоровья людей и эвакуации во время пожара. На надземных линиях также предпочтительно использовать малодымные огнестойкие кабели с нулевым содержанием галогенов.
- Терминалы аэропорта: Высокая плотность персонала, высокий уровень пожарной безопасности.
- Железнодорожные тоннели, автодорожные тоннели.

7.2 Учреждения здравоохранения и образования
- Больницы: общие строительные нормы больниц требуют, чтобы кабели питания и управления для систем экстренной помощи были предпочтительно безгалогеновыми, малодымными, огнестойкими; в чистых хирургических отделениях предпочтительно использовать малодымные, безгалогеновые кабели.
- Школы, детские сады.

7.3 Коммерческие и промышленные объекты
- Сверхвысотные здания, крупные торговые центры, гостиницы: стандарты проектирования силовых кабелей требуют, чтобы в густонаселенных местах использовались кабели с безгалогеновой изоляцией, такие как XLPE, а кабели с ПВХ-изоляцией выбирать не следует.
- Подземные подстанции, электростанции.
- Центры обработки данных: для линий электропередачи, устанавливаемых в скрытых вентиляционных помещениях, желательно использовать малодымные огнестойкие кабели с нулевым содержанием галогенов.
- Морские платформы, химические заводы: изоляция из сшитого полиэтилена обладает исключительной устойчивостью к химической коррозии.
- Атомные электростанции, шахты (примечание: IEC 60502-2 не применяется напрямую к защитным зонам атомных электростанций).

7.4 Ключевые соображения при проектировании противопожарной защиты
В густонаселенных местах окно для эвакуации во время пожара очень короткое. Традиционные кабели с оболочкой из ПВХ выделяют большое количество густого черного дыма (содержащего частицы технического углерода, коэффициент пропускания света которого обычно ниже 20%) и высокотоксичного газа HCl (хлористого водорода) во время сгорания, вызывая потерю видимости, повреждение дыхательных путей и удушье в течение нескольких секунд. Малодымные кабели с нулевым содержанием галогенов могут повысить светопропускание до 60% и выше, в то время как дымовые газы являются слабокислотными/нейтральными, что дает ценное время эвакуации для безопасной эвакуации персонала. Они также эффективно защищают противопожарное аварийное оборудование, такое как сигнализация, системы дымоудаления и системы оповещения, от сбоев из-за коррозии.

Дополнительные примечания
1. Классификация классов огнестойкости: Согласно GB/T 19666-2019, огнестойкие кабели делятся на класс A, класс B, класс C и класс D. Класс A имеет самые высокие огнестойкие характеристики и подходит для магистральных линий электропередач в густонаселенных районах; класс D применим только к изделиям с наружным диаметром ≤ 12 мм или поперечным сечением проводника ≤ 35 мм². Этот продукт обычно достигает огнестойкости класса А или класса В.
2. Международное сотрудничество и принятие стандартов: Этот продукт не только соответствует стандартам IEC, но также может производиться в соответствии с различными национальными или отраслевыми стандартами, такими как GB 12706, BS, DIN VDE, ASTM, гибко отвечая требованиям мирового рынка.
3. Индивидуализация для особых нужд: в соответствии с конкретными требованиями проекта могут быть предоставлены комплексные индивидуальные решения, такие как огнестойкий тип (огнестойкость), маслостойкий тип, устойчивый к ультрафиолетовому излучению тип, антитермитный тип, антигрызунный тип, продольный водоблокирующий тип, огнестойкий тип класса A/B/C и малодымный тип с нулевым содержанием галогенов.
4. Авторитетные сертификаты: Продукция известных производителей прошла международные авторитетные сертификаты, такие как TÜV, CE, RoHS, а также сторонние отчеты об испытаниях на огнестойкость, что гарантирует подлинность, надежность и соответствие эксплуатационных характеристик продукции.
5. Справочные стандарты: Эквивалентными национальными стандартами принятия являются GB/T 12706.2-2020 «Экструдированные изоляционные силовые кабели и принадлежности для номинальных напряжений от 1 кВ (Um=1,2 кВ) до 35 кВ (Um=40,5 кВ) – Часть 2: Кабели для номинальных напряжений от 6 кВ (Um=7,2 кВ) до 30 кВ (Um=36 кВ)» и GB/T 19666-2019 «Общие правила для огнестойких и огнестойких проводов и кабелей или оптоволоконных кабелей».