Kabel (sandsynligvis gennem tysk Kabel eller hollandsk kabel fra fransk câble , fra latin carulum "lasso") - en af typerne af transmissionslinjer , en enhed til at transmittere elektromagnetisk energi eller signaler fra en genstand til en anden. [1] Til signaltransmission i lange pneumatiske ledninger anvendes et pneumatisk kabel . [2] [3] Historisk set var kabel et reb vævet af tråd. For at henvise til telegraf-, telefon- og strømkabler blev udtrykket elektrisk kabel brugt . [fire]
For elektriske kommunikationskabler er den elektromagnetiske energi fra højfrekvente svingninger hovedsageligt koncentreret i isoleringen; bæreren er ikke kernerne, men miljøet omkring dem. Kommunikationskablets kerner indstiller kun retningen for energibevægelsen. [5]
Kommerciel produktion af telegrafkabler begyndte i England i 1851. Teknologien til produktion af telegrafkabler udviklet på basis af kabelproduktion. Før oprettelsen af specialiseret kabelproduktion blev kabler blandt andet fremstillet på rebfabrikker. Produktionen af strømkabler har udviklet sig fra lavstrømskabelteknologien . Tysklands ældste kabelfabrik, Carlswerk, blev bygget i 1874. [6] :5
I 1878 organiserede procesingeniør M. M. Podobedov de første håndværksværksteder i Rusland på Vasilyevsky-øen St. Petersborg til produktion af ledere med silke- og bomuldsisolering, som beskæftigede flere personer. Samme sted oprettede han en lille virksomhed "Russisk produktion af isolerede ledere af elektricitet af Podobedov, Leburde og Co", omdannet i 1888 til anlægget "Russisk produktion af elektricitetsledninger" af M. M. Podobedov. Den 25. oktober 1879 fik Werner von Siemens ( Siemens og Halske ) udstedt et certifikat for produktion af arbejde i det anlæg, han byggede til fremstilling af isolerede ledninger og telegrafledninger i Vasilyevsky-delen af Skt. Petersborg (senere Sevkabel-værket) ) [7] .
Designet består af en eller flere ledere (kerner) isoleret fra hinanden , eller optiske fibre indesluttet i en kappe [8] . Ud over kerner og isolering kan kablet indeholde en skærm , kerne, fyldstof, stål- eller trådpanser, metalkappe, ydre kappe. Hvert konstruktionselement er nødvendigt for at kablet kan fungere under visse miljøforhold.
I modsætning til et kabel kan ledninger ikke designes til at ligge under vand og i jorden. [9] :84 Det første offshore-kabel (1850) havde ingen kappe, kerneisolering var modstandsdygtig over for fugt og panser blev brugt til beskyttelse. [9] :103
Der findes også kabler, der kombinerer funktionerne med at transmittere og udsende radiosignaler ( udstrålende kabel ), eller konvertere elektrisk energi til varme over en lang afstand ( varmekabel ).
Homogene kabelproduktgrupper omfatter kabler:
Kabler er også opdelt efter:
ISO 11801 2002-standarden beskriver i detaljer klassificeringen af kabler.
Lederne i kablerne er lavet af følgende materialer:
De strømførende kerner i strømkabler er normaliseret i henhold til afsnit [11] . Den indre leder af radiofrekvens- og koaksiale kommunikationskabler, kerner af symmetriske kommunikationskabler, kabelkerner til signalering og blokering er standardiseret efter deres diameter [12] .
I tilfælde, hvor kabler skal tætnes (f.eks. til skibskabler), fyldes mellemrummene mellem ledningerne på de snoede kerner med en tætningsmasse [13] .
Diameteren af enkelt-leder kobberledere af symmetriske højfrekvente, station, telefon (til tilslutning og abonnentlinjer af lokale telefonnetværk) kabler skal svare til området: 0,32; 0,4; 0,5; 0,64; 0,7; 0,9; 1,2 mm; for strengede ledere - diameteren af kobbertråde (0,1 ... 0,52) mm, antallet af ledninger fra 7 til 19 [14] .
Kabelkappen er designet til at beskytte ledere og isolatorer mod ydre påvirkninger, primært fra fugt, hvilket fører til en krænkelse af isoleringen af elektriske kabler samt uklarhed af optiske fibre.
Kabelkappen kan bestå af et eller flere tætnings- og forstærkningslag; forskellige materialer kan bruges som disse lag: stof , plast , metal , gummi mv. Kabler til transmission af elektriske signaler kan udstyres med en skærm lavet af metalnet, metalplade (folie) eller polymerfilm med en tynd metalbelægning.
PVC-forbindelser, der anvendes i kabelprodukter, er opdelt i tre hovedgrupper:
Hård PVC har et højt klorindhold (ca. 57%) og er svært at antænde. Et kilo fast PVC frigiver 350 liter hydrogenchloridgas, som i opløsning kan give mere end 2 liter koncentreret (25%) saltsyre.
Blød PVC eller kabelplastblanding anvendes til kabelisolering. Dette materiale indeholder 50% af forskellige tilsætningsstoffer (blødgøringsmidler osv.), som i høj grad ændrer polymerens brændbare egenskaber. Blødgøringsmidler begynder at fordampe allerede ved 200 °C og antændes. Klorindholdet er reduceret til omkring 35 %, og det er ikke nok til at forhindre spredning af brand. Men med en stærk frigivelse af hydrogenchlorid antændes fast PVC, fjernet fra ildstedet, ikke, og ilden går ud.
På grund af temperaturforskellen, det træk, der skabes i kabelskakterne, føres gasser indeholdende hydrogenchlorid bort fra ilden, trænger ind i tavle- og udstyrsrum og sætter sig på udstyret [16] .
I begyndelsen af 1980'erne blev kravene til brandsikkerhed af kabler hovedsageligt reduceret til ikke-udbredelse af brand langs længden af kabelprodukter lagt enkeltvis eller i bundter. Til dette blev kapper af kabelprodukter fremstillet af plastforbindelser af kvalitet O-40, GOST 5960-72 (kabler VVG, AVVG) [17] brugt ; ved testning af plastblanding indføres en prøve på 130 mm lang, 10 mm bred og 2 mm tyk i flammen på en gas- eller spritbrænder, idet den holdes i flammen i en vinkel på 45° indtil antændelse, hvorefter prøven tages. ud af flammen og må gå ud på højst 30 sekunder [ 18 ] , og NGP 30-32 (NGP 40-32) (TU 1328-86) [19] .
Eksperimentelle undersøgelser blev udført, som simulerede kabellægning i et brandfarligt rum. AVVG 3x25+1x16 kabler blev lagt vandret på bakker og dækket med et lag savsmuld. Ved udlægning i tre rækker og 14 kabler i træk brændte kabelruten helt ud i hele længden. Samtidig blev der registreret hastigheder: på den nederste række 0,00154 m/s, på den midterste række 0,00167 m/s, på den øverste række 0,00170 m/s [20] .
GOST 5960-72 "Polyvinylchloridplastik til isolering og beskyttelseskapper af ledninger og kabler" blev udviklet og sat i kraft den 1. januar 1974, har 9 ændringer. Siden 1991 er arbejdet med at lave tekniske ændringer af GOST 5960-72 blevet afbrudt. Yderligere udvikling og modifikationer af eksisterende kvaliteter af PVC-forbindelser blev formaliseret i form af specifikationer [21] . Fra 1. juli 2010, virkningen på Den Russiske Føderations territorium af standarderne GOST 6323-79 "Tråde med polyvinylchloridisolering til elektriske installationer. TU" og GOST 16442-80 "Strømkabler med plastisolering. TU" og sættes i kraft GOST R 53768-2010 "Tråde og kabler til elektriske installationer til en nominel spænding på 450/750 V inklusive. OTU" og GOST R 53769-2010 "Strømkabler med plastisolering til en nominel spænding på 0,66; 1 og 3 kV. OTU" [22] . Fra 1. januar 2014, virkningen på Den Russiske Føderations territorium af standarderne GOST R 53768-2010 "Tråde og kabler til elektriske installationer til en nominel spænding på 450/750 V inklusive. OTU" og GOST R 53769-2010 "Strømkabler med plastisolering til en nominel spænding på 0,66; 1 og 3 kV. OTU" og sættes i kraft GOST 31947-2012 "Tråde og kabler til elektriske installationer for nominel spænding op til 450/750 V inklusive. OTU" og GOST 31996-2012 "Strømkabler med plastisolering til en nominel spænding på 0,66; 1 og 3 kV. OTU" [23] .
Kabelpapir i overensstemmelse med GOST 23436-83 til isolering af strømkabler til spændinger op til 35 kV kvaliteter K og KMP er lavet af ubleget sulfatmasse, kvalitet KM - fra ubleget sulfatmasse til flerlags kabelpapir. Kabelpapir i overensstemmelse med GOST 645-79 til kabelisolering til spændinger fra 110 til 500 kV er lavet af speciel sulfat ubleget pulp, papirkvaliteter KVM (flerlags) og KVMS (flerlagsstabiliseret) fremstilles med maskinglathed og papirkvalitet KVMSU ( flerlagsstabiliseret komprimeret) - kalandreret [24] .
Moderne kabler er lavet med XLPE-isolering og bruges i netværk af forskellige spændingsklasser (op til 500 kV). Brugen af tværbundet polyethylen giver høje dielektriske egenskaber af isolering, høje mekaniske egenskaber, højere termiske forhold sammenlignet med papir-olie-isolering, pålidelighed og holdbarhed af kabler. Varmekrympbare kabelmuffer anvendes til effektiv tilslutning [25] .
Brandspredningen i Ostankino tv-tårnet fra top til bund skyldtes den flydende smeltning af foderautomaternes polyethylenkappe . Under laboratorieforhold var flammeudbredelseshastigheden 0,25-0,50 m/min; under en brand i tv-tårnet, på grund af den høje volumetriske temperatur, steg udbredelseshastigheden med 2-4 gange, mens de brændende dråber af polyethylen, der faldt ned, skabte sekundære brande.
På grund af den høje temperatur i brandsædet og den høje varmeledningsevne af kobberkerner var brandbeskyttelsen af antennefødere ikke effektiv. Som brandsikring blev der brugt maling til foderautomaternes polyethylenkappe og overfladen blev isoleret med glasfiberdug. Den brandsikre struktur sank og faldt af under intens polyethylenbrænding indefra. Ud over den aktive forbrænding af fødere, der havde brændbare ydre polyethylenkapper, bidrog også forbrændingen af andre kabler, der ikke var beskyttet af flammehæmmere [26] .
Et oliefyldt kabel er et kabel med overtryk skabt af olie, som er en del af den imprægnerede papirisolering, og som skal kompensere for temperaturændringer i olievolumen.
Et oliefyldt kabel i en rørledning er et oliefyldt kabel med individuelt skærmede kerner indesluttet i en rørledning, der tjener som kappe [27] .
Udviklingen af brande i kabelrum med kabler i oliefyldte rør under lige betingelser for gasudveksling sker mere intensivt end i luftkabler. Dette skyldes, at olien i rørene har en temperatur på 35-40 ° C under overtryk, og når røret er trykløst, spredes det, hvilket øger forbrændingsområdet [28] .
I Rusland blev der produceret kabler til en spænding på 110-500 kV med de nødvendige fittings. Udgået af produktion siden 2005, og i øjeblikket er de eksisterende linjer ved at blive erstattet af højspændingskabler med XLPE-isolering.
Fysisk model af solbadning i en metalkasse med låg:
Når den udsættes for overbelastningsstrøm, opvarmes den ledende kerne, isolering og kabelkappe. Når grænsetemperaturen er nået, begynder kemiske reaktioner med termisk nedbrydning og forgasning af isoleringsmaterialet og kabelkappen. De resulterende termiske nedbrydningsprodukter opvarmes og blandes med luft, termisk oxidation forekommer. Når de kritiske værdier for koncentrationen af termiske nedbrydningsprodukter i luft og temperaturen af gasblandingen er nået, opstår der antændelse [30] .
Mange kabler spreder forbrænding under gruppe- eller enkeltlægning, med kappe lavet af almindelig PVC-forbindelse (AVVG, VVG, KVVG osv.) eller endda polyethylen (TPP) [31] . Kabler VVG og NRG med deres antal i et bundt på fem eller flere spreder i de fleste tilfælde forbrænding i et vertikalt arrangement [32] .
Den nedre brændværdi af isoleringen af kabler, der spreder forbrænding, er fra 16,9 til 19,2 MJ/kg, og for NG og brandsikker fra henholdsvis 22,5 til 25,2 og 32 MJ/kg [33] .
Spredningen af forbrænding langs kabelledninger og elektriske ledninger afhænger af forholdet mellem forbrændingsvarmen og volumen af bundtet af kabler og/eller ledninger (volumenet inkluderer luftspalter mellem kabler og ledninger) [34] .
Driften i kraftværker og andre kraftværker af kabler, der kun opfylder flammehæmningskravene for et enkelt kabel, har været forbundet med et betydeligt antal brande, som har ført til store skader. I 1984-1986 blev kabelprodukter til masseanvendelse udviklet på kabelindustriens All-Russian Research Institute, som ikke spreder forbrænding under gruppelægning. I starten blev sådanne kabler og ledninger brugt i atomkraftværker, men derefter blev disse kabelprodukter brugt i andre industrier. Indekset "ng" er blevet indført i betegnelsen af mærker af kabler af denne type [35] . Ifølge statistikker var der fra 1990 til 2008 ingen afbrænding af kabler af typen "ng" på atomkraftværker [33] .
I den kemiske sammensætning af kapperne af kabler mærket "ng" er der elementer i halogenserien. Kablet har en øget modstand mod spredning af forbrænding og antændelse fra kortslutninger. Men at brænde det i en brand, når det selv er udsat for flammer, kan føre til en stigning i niveauet af toksicitet af forbrændingsprodukter. Derfor blev deres brug i undergrundsbanerne i Vesteuropa forbudt i slutningen af 1970'erne [36] .
For at løse problemerne forbundet med emission og røg er der skabt en klasse af kabelmaterialer, der ikke indeholder halogener, det vil sige, at de ikke udsender ætsende gasser og har et væsentligt lavere niveau af røgemission - de såkaldte sammensætninger. Halogenfri kabelsammensætninger er udviklet ud fra behovet for at øge deres iltindeks til værdier i størrelsesordenen 35…40. Dette opnås ved at indføre flammehæmmere-hydroxider i den oprindelige polymer. I industriel skala anvendes aluminiumhydroxider Al (OH) 3 og magnesium Mg (OH) 2 af syntetisk og naturlig oprindelse. Mekanismen for den flammehæmmende virkning af hydroxider er absorptionen af en stor mængde varme på grund af frigivelsen af vand med stigende temperatur. Basispolymererne til industrielle halogenfrie sammensætninger er hovedsageligt ethylencopolymerer: ethylenvinylacetat (EVA), ethylenacrylatpolymerer (EMA, EEA, EBA), metallocenethylen-octencopolymerer (mULDPE) og ethylen-propylencopolymerer (EPR/EPDM ) [37] .
Varmemodstand af et dielektrikum er evnen af et dielektrikum til at modstå eksponering for forhøjede temperaturer i en tid, der kan sammenlignes med perioden med normal drift, uden uacceptabel forringelse af dets egenskaber. Synonymer er begreberne: temperaturmodstand, varmemodstand, termisk stabilitet, termisk stabilitet [38] .
Brandmodstand er en parameter, der karakteriserer ydeevnen af et kabelprodukt, det vil sige et kabelprodukts evne til fortsat at udføre sine specificerede funktioner, når det udsættes for og efter udsættelse for en flammekilde i en given periode [39] .
Afslutninger af kabelprodukter skal som regel forberedes før installation. Processen med at forberede et kabel til tilslutning kaldes kabelskæring. Oftest betyder det fjernelse af isolering til den nødvendige længde, installation af stik eller kabelsko, mærkning af ledninger, elektrisk og vandtætning af afslutninger.
Krympning bruges ved afslutning og tilslutning af aluminium (kobber) kabelkerner, som er baseret på princippet om lokal fordybning af den rørformede del af metalfligen (i henhold til GOST 9581-68 eller GOST 7368-70) eller forbindelsesmuffen i kabelkerne. I dette tilfælde komprimeres kernens ledninger, og der dannes en pålidelig elektrisk kontakt. Det anvendte værktøj er en crimper . Tværsnittet af kabelkerner, der er tilladt til krympning, er fra 4 til 240 mm². Før krympning af sektorkerner kan de forformes (afrundes). Instruktioner om omfanget af krympning er givet i "Instruktioner til afslutning og tilslutning af aluminium- og kobberledere af isolerede kabler" МН139-67 MMSS СССС og i tilføjelser til det.
Anvend som alternativ:
Indtrængen af fugt i kablet skader både elektriske (på grund af et fald i isolationsmodstand, op til nedbrud, korrosion af ledende kerner) og optiske (på grund af uklarhed af den optiske fiber) kabler. For at beskytte kommunikationskabler mod fugt anvendes et hydrofobt fyldstof samt kompressor-signalinstallationer, der leverer tørret højtryksluft til kablet. Enderne af kablet efter skæring skal være afdækket. For at opdage skader på kablet, der er forbundet med en krænkelse af tætheden af dets kappe, kan der også tilføres indikatorgas til kablet , hvis lækagepunkt kan detekteres med høj nøjagtighed ved hjælp af lækagedetektorer [40] .
![]() |
|
---|---|
I bibliografiske kataloger |
|