Кабельная арматура, не распространяющая горение, производства ЗАО «Подольский завод электромонтажных изделий»

ЗАО «Подольский завод электромонтажных изделий»  динамично развивающееся предприятие с объемом производства 20…22 тыс. комплектов кабельной арматуры в месяц.

Кабельная арматура, выпускаемая ЗАО «ПЗЭМИ», предназначена для ремонта и монтажа кабельных линий на напряжение от 1 до 35 кВ для энергосистем с изолированной и заземленной нейтралью для кабелей с бумажной и пластмассовой (из сшитого полиэтилена) изоляцией.

ЗАО «ПЗЭМИ» (завод) долгие годы сотрудничает с ОАО «Всероссийский научно-исследовательский институт кабельной промышленности» (институт) по вопросам разработки и испытаниям кабельной арматуры на напряжение до 35 кВ, и многие изделия являются результатом объединения усилий завода и института.

За последние 20 лет требования к арматуре, не распространяющей горение, значительно изменились и регламентируются стандартами: российскими ГОСТ Р и международными МЭК. Для изготовления  термоусаживаемой арматуры, отличающейся низким дымо- и газовыделением, не поддерживающей  горение, не содержащей галогенов и отвечающей  современным требованиям безопасности потребовалось выполнить большой объем конструкторско-технологических и изыскательских работ, которые велись в несколько этапов:
• разработка технических требований к кабельной арматуре, не распространяющей горение;
• разработка термоусаживаемого, безгалогенного, с пониженной пожароопасностью, радиационно-сшиваемого материала (марки Н-1).
• разработка технологии переработки материала марки Н-1 методами экструзии и литья под давлением.
• разработка конструкций муфт типа НГ с использованием материала марки Н-1.
• испытание одной из конструкций муфт типа НГ.
• подготовка серийного выпуска муфт типа НГ для различных типов кабелей и различного назначения.

Первая совместная работа, выполненная по выше описанной схеме — это разработка муфт для силовых  кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение  10 кВ. Результат: поставка в период 2005-2006 гг. на атомную станцию «Бушер» (Республика Иран) 1325 комплектов концевых муфт для кабелей на напряжение 10 кВ из сшитого полиэтилена в исполнении нг-LS и нг-HF, в том числе 61 комплект для установки в гермозоне АС. Подробно ход работ описан в статье [1].

Опыт, полученный при разработке и изготовлении кабельной арматуры для АС «Бушер», а также разработанный  полиолефиновый термоусаживаемый безгалогенный материал марки Н-2 пониженной пожароопасности, радиационносшиваемый, перерабатываемый методами экструзии и литья под давлением и подобранный силиконовый самослипающийся противопожарный герметик марки CP601S фирмы «Hilti», дали движение в развитии арматуры и материалов, не поддерживающих горение.

О материалах

Сегодня изделия уже комплектуются герметиком марки «Д» со стойкостью к горению ПВ-0 по ГОСТ 28257, не поддерживающим горение, с низким дымо- и газовыделением.

Проходят полупромышленные испытания экструзионные материалы марок Н-2Т и Н-3Т и литьевые марок Н-4Л и Н-5Л.

Об изделиях

Разработаны и внедрены в производство три вида муфт на напряжение от 1 до 10 кВ.

I. «Муфты соединительные и концевые внутренней установки на напряжение до 1 кВ, не распространяющие  горение, ТУ 3599-012-04001953-2004 (рис. 1), в том числе муфты соединительные, не распространяющие горение, огнестойкие. Муфты предназначены для силовых кабелей с пластмассовой изоляцией (2-х, 3-х, 4-х и 5-ти жильных), не распространяющих горение, с низким дымо- и газовыделением, для поставки на внутренний рынок и на экспорт.

Концевые муфты выпускаемые по данному ТУ предусматриваются двух модификаций:
• традиционной, с перчатками;
• новой, без перчаток, где герметизация осуществлена  за счет установки специальной распорки между жилами кабеля, заполнения пространства герметиком и последующей усадкой термоусаживаемой трубки марки нг.

II. «Муфты соединительные и концевые, не распространяющие горение, для одножильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение 1 и 3 кВ» марок ПСтмОнг и ПКВтмОнг для сечений кабеля от 50 до 630 мм² по ТУ 3599-017-04001953-2006 (Рис. 2) и предназначены для применения в электрических сетях переменного и постоянного напряжения.

Муфты разработаны по заказу ГУП «Московский Метрополитен».

III. «Муфты соединительные концевые внутренней установки для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией на напряжение 1 и 10 кВ на основе термоусаживаемых изделий, не распространяющие горение», ТУ 3599-020-04001953-2007 (Рис. 3).

Муфты предназначены для применения на АС вне гермозоны в системах классов 3, 4 по классификации ОПБ 88/97, общепромышленного применения, а так же при поставках на внутренний рынок и на экспорт и выпускаются марок 3,4Стпнг; Стпнг-10; 3,4КВтпнг; КВтпнг-10.

Конструктивно соединительные муфты марок 3,4Стпнг; Стпнг-10 отличаются от муфт марок 3,4Стп и Стп-10 (горючих) только материалами герметизации  и защитного кожуха, не поддерживающими  горение. После того, как был припаян провод заземления к оболочкам и брони обоих кабелей, муфта содержит: слои герметика D (нг) 1, два слоя стеклоленты 2, намотанной в одном направлении с перекрытием, слой герметика D (нг) 3, две трубки защитного кожуха 4, усаженные с перекрытием по центру и слой герметика D (нг) 5, в месте перекрытия трубок 4.

Испытания на нераспространение горения муфт марок Стпнг-10-150/240 показали, что после того, как к муфтам с двух сторон прикладывалось пламя двух горелок в течение 720 сек, время самостоятельного  горения составляло 6…10 сек. То есть муфты не разрушались, и возгорание масла не произошло (рис. 4).

Концевые муфты марок 3,4КВтпнг и КВтпнг-10 (рис. 5) отличаются конструктивно от муфт марок 3,4 КВтп и КВтп-10 тем, что все наружные изоляционные трубки и герметик изготовлены из материалов, не поддерживающих горение, а перчатка дополнительно защищена трубкой из материала нг.

Испытания на не распространение горения муфт марок 3,4 КВтпнг показали, что после приложения пламени горелки к муфтам в течение ~240 сек, время самостоятельного горения 10…30 сек, при этом муфты не разрушаются и возгорание масла не происходит.

Вышеописанные муфты защищены девятью патентами на полезные модели Федеральной службы по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам.

ВЫВОДЫ:

1. Выполненные испытания на нераспространение  горения показали, что на сегодня нет единой методики испытаний ни по ГОСТ, ни по МЭК. На рис. 6 показаны моменты испытания концевой муфты марки 4КВтпнг-150/240 с периодичностью в 25 сек. Если взять время прикладывания пламени горелки к муфте по МЭК, то будет 120 сек при максимальном диаметре менее 50 мм . Как видно, только после 125 сек организовалось устойчивое горение муфты. Если взять время по ГОСТ, то оно составит 260 сек, что более показательно и наглядно.

2. Совместно с ОАО «ВНИИКП» разработана Методика проверки муфт на нераспространение горения раздельно для концевых и соединительных муфт, которая приведена в Приложении. Самым сложным в Методике является определение времени приложения  пламени горелки к испытуемой муфте. Для концевых муфт за базу взята масса муфт, при длине 0,6 м, а для соединительных — наибольший диаметр муфты.

3. О закономерности, которая проявилась в ходе испытаний: время самостоятельного горения зависит от массы материала нг муфты или от толщины стенки наружной трубы муфты (рис. 7). Как видно из графика, чем больше толщина стенки  трубы, тем меньше время самостоятельного горения. Результаты эти предварительные, так как статистика  пока только набирается. Закономерность эта видимо будет несколько отличаться для концевых  и соединительных муфт, особенно для концевых муфт для многожильных кабелей.

Литература

[1] Статья «Кабельная арматура, не распространяющая  горение», Гуреев Ю.А., «Энергетика» № 2, 2007 г., республика Казахстан.

Приложение

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ
НА НЕПОДДЕРЖАНИЕ ГОРЕНИЯ КАБЕЛЬНОЙ
АРМАТУРЫ

1 Проверку муфт (концевых и соединительных) на нераспространение горения проводят на образцах, смонтированных на отрезках кабелей в соответствии  с нормативно-технической документацией в установленном порядке по ГОСТ 12176-89 (раздел 2) со следующими дополнениями:

1.1 Проверка образцов концевых муфт:

- смонтированные образцы муфт должны быть укорочены до размера (600+10) мм, при этом длина изолированных жил от места разделки до наконечников должна быть равна (400+10) мм ;
- образец для проверки должен быть подвешен в камере вертикально, наконечниками вверх;
- зазор между изолированными жилами должен быть не менее зазора в местах выхода жил из «пальцев» перчаток;
- пламя горелки (горелок) прикладывается в одну или две точки образца (при наружном диаметре более 50 мм) с одной или двух противоположных сторон,  на расстоянии (130+10) мм от нижнего конца образца, согласно рис. 8;
- время воздействия пламени на муфту в секундах вычисляется по формуле:

где: m — масса отрезка кабеля со смонтированной муфтой в граммах.

1.2 Проверка образцов соединительных муфт:
• длина образца муфты с отрезками кабеля должна  быть (1500+15) мм, свободные концы кабеля должны быть загерметизированы;
• проверка образца должна проводиться в камере размером 3 х 3 х 3 м , используемой для проведения испытаний по ГОСТ Р МЭК 61034-1;
• образец должен устанавливаться в камере горизонтально;

• пламя горелки (горелок) прикладывается в горизонтальной плоскости под углом 45° к защитному кожуху муфты в одну или две точки муфты (при наружном диаметре более 50 мм) с одной или двух противоположных сторон, согласно рис. 9;
• время воздействия пламени на муфту выбирается в соответствии с таблицей 1:

2 Оценка результатов испытаний:

Образец считается выдержавшим испытание, если расстояние от конца муфты до обугленной или поврежденной пламенем части внешней термоусаживаемой трубки составляет не менее 50 мм , время самостоятельного горения — не более 60 с.