Кабель для цепей управления и контроля - эволюция и решение

АЭС являются объектами повышенной опасности, поэтому к ним предъявляются высокие требования по взрыво- и пожаробезопасности. Кабели, применяемые на атомных электростанциях, должны обладать рядом таких свойств, как:

  • нераспространение горения по кабельным коммуникациям при прокладке кабелей в пучках с высокой концентрацией горючей массы;
  • пониженное выделение дыма, коррозионно-активных и опасных для здоровья продуктов горения;
  • низкая токсичность выделяемых продуктов горения;
  • обеспечение функционирования кабелей при пожаре объекта заданное время (до 3 часов).

В соответствии с ГОСТ 31565-2012 в обозначении марок кабельных изделий должны добавляться буквенные индексы, указывающие показатели пожарной опасности кабеля:

  • кабельные изделия, не распространяющие горение при одиночной прокладке (без обозначения);
  • кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке (исполнение - нг(А)). Кабель не распространяет горение при групповой прокладке («в пучках») по категории А;
  • кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением (исполнение - нг(А)-LS). Индекс «LS» – сокращение от английского «lowsmoke» – «пониженное дымовыделение»;
  • кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымо- и газовыделением (исполнение - нг(А)-FRLS). Индекс «FR» – сокращение от английского «fireresistant» – «огнестойкий»;
  • кабельные изделия, не распространяющие горение при групповой прокладке и не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении (исполнение - нг(А)-HF). Индекс «HF» – от английского «halogenfree» – «без галогенов»;
  • кабельные изделия огнестойкие, не распространяющие горение при групповой прокладке и не выделяющие коррозионно-активных газообразных продуктов при горении и тлении (исполнение - нг(А)-FRHF) Индекс «FR» – сокращение от английского «fireresistant» – «огнестойкий»;

Одним из основных путей предотвращения пожаров от электрических кабелей на АЭС является разработка и применение трудногорючих и не распространяющих горение защитных оболочек электрических кабелей, использование низкодымных материалов, позволяющих провести эвакуацию персонала АЭС, применение материалов не выделяющих коррозионно-активных газов с низким дымо- и газовыделением, введение огнестойких термических барьеров в конструкцию кабелей, сохраняющих работоспособность в условиях пожара.

При разработке серии пожаробезопасных кабелей для АЭС следует иметь в виду главную задачу — в случае возникновения пожара обеспечить нераспространение горения по кабельным коммуникациям при групповой прокладке кабелей и, таким образом, локализовать источник пожара с минимальным ущербом от прямого и косвенного воздействия огня.

Эти требования также необходимо учитывать и при разработке норм проектирования, и в процессе самого проектирования, и при строительстве и эксплуатации АЭС.

Разработка таких кабелей ведется в разных странах мира, и на этом пути уже имеется ряд достижений.

В 1985 году был утвержден Немецкий стандарт DIN VDE 0815 "Распределительные кабели и провода дляустановок связи и обработки информации". Пример маркировки кабелей по этому стандарту имеет следующий вид:

JE-Y(St)Y 1x2x0,8, где первые буквы "JE" означают, что это кабель для промышленной электроники и контроля технологических процессов, второй и четвертый символ - Y, определяет материализоляции и оболочки, в данном случае - ПВХ. Буквы (St) означают наличие в кабеле электростатического экрана.

Второй характерный типопредставитель - это кабель марки JE-LiYCYс экраном в виде оплетки из медной луженой проволоки.

В соответствии со стандартом DIN VDE 0815 и Европейской директивой о строительной продукции кабели марки JE-Y(St)Y, JE-LiYCY не предназначены для групповой прокладки и не обладают свойствами повышенной пожарной безопасности.
Такие кабели приводят:

  • к распространению пламени при прокладке его группой (пучком);
  • дымообразование таких кабелей может привести к невозможности эвакуации персонала из помещений;
  • при горении марок JE-Y(St)Y, JE-LiYCY выделяются галогенсодержащие вещества, которые полностью выводят из строя программно-технические средства АСУТП.

Учитывая опыт отечественных и международных разработок, требования Российского законодательства к кабельной продукции в том числе требования технических регламентов по пожарной безопасности, ОАО «ВНИИКП» совместно с кабельными заводами России разработало серию кабелей.

Первым опытом было создание кабелей марок КУППнг(А)-HF и КУППлнг(А)-HF по ТУ 3561-411-00217053-2009. Конечно же, в первую очередь учтены все требования пожарной безопасности.

  • Кабели не должны распространять горение при групповой прокладке по категории А
  • Дымообразование при горении и тлении кабелей не должно приводить к снижению светопроницаемости в испытательной камере более чем на 40%.
  • для кабеля с индексом «нг(А)-FRHF» огнестойкость должна быть не менее 90 мин.
  • Эквивалентный показатель токсичности продуктов горения кабеля должен быть более 40 г/м3.
  • Значения показателей коррозионной активности продуктов дымогазовыделения при горении и тлении материалов изоляции и оболочки из полимерной композиции, не содержащей галогенов, должны соответствовать указанным в таблице:

 

Наименование показателя Значение
1 Содержание газов галогеносодержащих кислот в пересчёте на HCl, мг/г, не более 5,0
2 Удельная проводимость водного раствора с адсорбированными продуктами дымогазовыделения, мкСм/мм, не более 10,0
3 Показатель pH , не менее 4,3

 

Необходимо обратить внимание на те требования, которые были согласованы и учтены при разработке.

В частности, кроме основных требований, например сопротивление токопроводящих жил и изоляции, учтены дополнительные требования ФГУП «ВНИИА» и ОАО «СПбАЭП» к механическим параметрам:

  • Стойкость к монтажным изгибам (10-ти кратный изгиб на угол ±900 вокруг пары цилиндров диаметром, равный пятикратному максимальному наружному диаметру кабеля)
  • Сохранение работоспособности при воздействии землетрясения интенсивностью 9 баллов по MSK при размещении над нулевой отметкой до 60 м в соответствии с ГОСТ 30546.1

Требования ФГУП «ВНИИА» и ОАО «СПбАЭП» к электрическим параметрам:

  • омическая асимметрия жил в рабочей паре не более 3%;
  • нормируемые коэффициенты затухания в диапазоне частот от 0,8 кГц до 100 МГц;
  • переходное затухание на ближнем конце на частоте 0,8 кГц не менее 70 дБ, а также нормируемое в диапазоне частот до 100 МГц;
  • нормируемое волновое сопротивление на частотах 0,8 или 1,0; 31,25 и 1000 кГц;
  • емкостная асимметрия пар кабелей по отношению к экрану на частоте 0,8 или 1,0 кГц не более 3700 пФ/км;
  • индуктивность пар кабелей на частоте 1,0 кГц не более 0,7 мГн/км.

В результате опыта по изготовлению первой серии кабелей для цепей управления и контроля, с учетом требований потребителей и таких организаций, как ОАО «ВНИИАЭС», ОАО «Атомэнергопроект», ФГУП «ВНИИА», а также ГУП «Московский Метрополитен» и ОАО «РЖД» были разработаны кабели марок КУППмнг(А)-HF ТУ 3561-441-00217053-2012 с многопроволочными жилами с использованием безгалогенных материалов с экраном в виде оплетки из медных луженых проволок.

Затем серия кабелей огнестойких марки КУППмнг(А)-FRHF ТУ 3561-441-00217053-2012.

Также разработаны кабели марок КУППлнг(А)-FRHFи КУППнг(А)-FRHF ТУ 3561-442-00217053-2012 с экраном из ламинированной алюминиевой фольги и контактной медной луженой проволокой.

Особое внимание следует обратить, что эти кабели на сегодняшний день не имеют аналогов, максимально соответствуют требованиям законодательства и обеспечивают все требования в части безопасности.

Идентификация маркировки в таких кабелях (расцветка по изоляции, кольца по изоляции жилы для каждого пучка и цветная лента по пучку) упрощает визуальный контроль, что исключает ошибки при монтаже.

Описание маркировки.
Пары в элементарном пучке должны иметь основную расцветку:

 

Условный номер пары в элементарном пучке или сердечнике

Обозначение и расцветка жил в паре

жила «а»

жила «б»

1

голубой

 

красный

 

2

серый

 

жёлтый

 

3

зелёный

 

коричневый

 

4

белый

 

фиолетовый

 

 

На основную расцветку изоляции жил в каждом элементарном пучке должна быть нанесена дополнительная расцветка (маркировка) в виде группы поперечных полуколец (полос) чёрного цвета. Число полуколец (полос) в группе и их ширина для каждого элементарного пучка должны соответствовать указанным в таблице.
Расстояние между группами поперечных полуколец должно быть 50-70 мм.
Расстояние между полукольцами в группе должно быть 4-6 мм.
Ширина поперечного полукольца (полосы) с 1 по 5 пучок- 1-2 мм
Ширина поперечного полукольца (полосы) с 6 по 10 пучок- 7-8 мм

 

Номер

пучка

Количество полуколец (полос)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

На элементарные пучки должна быть наложена по открытой спирали скрепляющая обмотка из цветных синтетических нитей или узких синтетических лент.
Элементарные пучки должны иметь расцветку скрепляющих элементов:

 

Условный номер элементарного пучка

Цвет скрепляющих элементов

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Голубой
Оранжевый
Зеленый
Коричневый
Серый
Белый
Красный
Черный
Желтый
Фиолетовый

 

В маркировке кабелей марок дополнительно применяются мерные метки на оболочке, что исключает ошибки при измерении длины кабеля в процессе монтажных работ.

Исполнение кабелей с многопроволочными жилами увеличивает гибкость кабеля. Исполнение с медной оплеткой имеет выше уровень экранирования и защищает контуры передачи от электромагнитных помех.

Наружный диаметр изолированной жилы строго регламентирован, что позволяет увеличить плотность монтажа в оборудовании.

Такие кабели позволяют производить монтаж по технологии Maxi-Termi-Point, что существенно ускоряет присоединение измерительных преобразователей и исполнительных механизмов к программно-техническим средствам АСУТП, что подтверждено испытаниями и опытом практического монтажа.

Таким образом, серия кабелей, разработанная ОАО «ВНИИКП» и выпускаемая АО «Завод «Энергокабель» обеспечивает на сегодня высокий уровень пожарной безопасности, электробезопасности, а также удобство монтажа при отличном качестве изготовления и надежности поставляемой продукции по конкурентоспособной цене. Данная серия кабелей обеспечивает полное импортозамещение, учитывает все требования, заложенные при проектировании программно-технических средств АСУТП и все требования Федеральных законов.