Борьба с ошибками при использовании кабеленесущих систем в проектах

Авторы и источники / Правообладателям

Монтаж современных кабеленесущих систем во многом напоминает детскую игру «Конструктор». Но простота эта обманчива. Для обеспечения надежного и безопасного функционирования таких систем нужно понимать, как они устроены и знать нормативную документацию по их применению, а также обладать навыками электротехнических расчетов. В этой статье мы рассмотрим некоторые наиболее распространенные ошибки при использовании кабеленесущих систем, а также расскажем о том, как их избежать.

Классификация кабеленесущих систем

Кабеленесущая система (КНС) — это комплекс специализированных конструкций и элементов, которая обеспечивают упорядоченную прокладку, фиксацию и защиту кабелей и проводов. КНС включает в себя следующие составляющие: несущие конструкции, опорные элементы, фасонные детали (угловые элементы, соединители, разветвители и т. п.), крепеж,  дополнительные компоненты. Классификация осуществляется по типу несущей конструкции.  Наиболее распространены следующие виды КНС:

• Трубы. Используются там, где требуется эффективная защита кабелей от механических и иных воздействий. По умолчанию считаются жесткими. Гибкие пластиковые трубы обычно имеют вид гофры, их так и называют, хотя официального статуса такое название не имеет. Для скрытой прокладки проводки внутри стен удобно использовать гофры, а не заделывать кабели в бетон — появляется возможность заменить неисправный кабель, вынув его из гофры и затянув туда другой кабель. Гибкие металлические трубы именуются металлорукавами или просто рукавами.
• Короба. СП 76.13330.2016 «Электротехнические устройства» определяет систему кабельных коробов как «систему замкнутых оболочек, состоящих из основания и съемной крышки, предназначенную для полного заключения в себе изолированных проводов, кабелей, шнуров...» Тем не менее, существует конструкция короба, не предусматривающего съемной крышки — так называемый «глухой короб». В СП 76.13330.2016 дается официально утвержденное название данной конструкции — система специальных кабельных коробов. Она определяется как «система замкнутых оболочек некруглого сечения, не имеющая съемных или открывающихся крышек, предназначенная для прокладки изолированных проводов, кабелей и шнуров в электрических установках, допускающая их затяжку в нее и их замену». Обратим внимание на слово «некруглого» в определении. Из этого следует, что труба для прокладки в силу ее круглого сечения глухим коробом не является. Далее мы разберем, в чем различие между ними и к каким ошибками приводит отождествление данных понятий.
• Кабельные лотки. Представляют собой опоры для кабелей в форме основания с бортами. Как правило, верх у них открытый. По сравнению с трубами и коробами обеспечивает лучший тепловой режим для кабелей и более широкие возможности по добавлению новых кабелей в систему.
• Кабельные лестничные лотки. Представляют собой опоры для кабелей в форме бортов, соединенных между собой перемычками. Раньше считались разновидностью кабельных лотков, но сейчас их выделяют в отдельную категорию КНС. Сочетают в себе способность нагрузку от толстых силовых кабелей, отличную вентиляцию и удобство визуального контроля состояния кабелей. Используются для прокладки мощных линий электропитания.

Перечисленные виды КНС могут использоваться как внутри помещений, так и на открытых пространствах.

Разновидности кабельных лотков

В свою очередь, кабельные лотки делятся на следующие категории:

• Сплошные. Изготовлены из сплошного листа металла. Преимуществом является защита кабелей от воздействия снизу, например, брызг агрессивных химических веществ. Хотя, если будет протечка сверху, то в лотке будет скапливаться жидкость. Используются в основном на производстве.
• Перфорированные. При их производстве тоже использовались металлические листы, но в них сделаны отверстия, что снижает массу лотков и улучшает вентиляцию кабелей. Широко используются на самых разных объектах.
• Проволочные. Изготовлены из проволочной сетки. Обеспечивают отличную вентиляцию и возможность визуального контроля, но при этом легче и дешевле, чем лотки лестничного типа. Недостатком является невозможность прокладки кабелей с большой погонной массой. Основная сфера использования таких лотков — дата-центры.

Коэффициент заполнения

Отношение суммарной площади поперечного сечения (с учетом изоляции и оболочки) всех прокладываемых в коробе кабелей и проводов к площади внутреннего поперечного сечения короба в свету называется коэффициентом заполнения. Согласно СП 76.13330.2016, п.п. 6.3.2.4, этот параметр не должен превышать 35% для глухих коробов и 40% для коробов с открываемыми крышками. Устанавливается и минимальное значение коэффициента заполнения — 30% для всех коробов. Это позволяет уменьшить объем воздуха в коробе, что будет препятствовать распространению горения. Для кабельных изделий, которые не распространяют горение, минимальный порог коэффициента заполнения отсутствует.

Нормы по коэффициенту заполнения установлены только для коробов. Для труб СП 76.13330.2016 такой нормы не устанавливает. Причина заключается в следующем. В коробах количество прокладываемых кабелей может исчисляться десятками. Короба с крышками обычно используются там, где может возникнуть необходимость добавить еще несколько кабелей. В трубах, как правило, прокладывают не более 6 кабелей. Кроме этого, в трубы редко когда добавляют новые кабели в дополнение к уже существующим. Поэтому для коробов требуются дополнительные ограничения.

Часто встречающейся ошибкой является представление трубы в качестве глухого короба и распространению на нее норм по коэффициенту заполнения. При этом некоторые «эксперты» ссылаются не на СП 76.13330.2016, а на ПУЭ-7. Но в ПУЭ-7 для труб тоже не нормируется коэффициент заполнения. В Интернете можно встретить даже рекомендацию по использованию тех же самых норм по коэффициенту заполнения применительно к кабельным лоткам без крышки. Здесь, по мнению автора статьи, вообще не понятна логическая цепочка рассуждений, приводящая к такому выводу.

Дальнейшим развитием этого ошибочного подхода является абсолютизация коэффициента заполнения. Дескать, если он соответствует нормам (в том числе и ошибочно трактуемым), значит, можно быть спокойным за безопасное функционирование КНС.

Но, на самом деле, будут ли перегреваться кабели, не зависит напрямую от значения рассматриваемого коэффициента. Применительно к любой КНС необходимо произвести расчет максимально допустимой токовой нагрузки для проложенных силовых кабелей и проводов. Методика такого расчета приведена в ГОСТ Р 50571.5.52 — 2011 (МЭК 60364-5-52: 2009) «Электроустановки низковольтные. Часть 5-52. Выбор и монтаж электрооборудования. Электропроводки». Сначала считаем максимально допустимую токовую нагрузку и только потом, если речь идет о коробе, сверяемся с нормами по коэффициенту заполнения. Если коэффициент заполнения лежит в допустимых пределах, но максимально допустимый ток оказывается меньше того значения, которое планируется передавать по кабелям или проводам, проект КНС нужно переделать.

В том случае, если методика, приведенная в ГОСТ Р 50571.5.52 — 2011, окажется слишком сложной, можно воспользоваться более простым методом определения максимальной токовой нагрузки (максимально допустимого длительного тока), приведенным в ПУЭ-7 п.1.3.10 и 1.3.11. Метод, что называется проверен временем. Правда, нормы ПУЭ сейчас носят исключительно справочный характер, хотя и заслуженно пользуются уважением в среде специалистов. Но даже такой подход — это лучше, чем не учитывать нагрев кабелей вообще.

При расчете запаса на будущую прокладку дополнительных силовых кабелей следует использовать тот же подход: в первую очередь учесть максимально допустимое значение токовой нагрузки для будущей конфигурации и только потом проверить соответствие нормам по коэффициенту заполнения. Если вы хотите заложить значительный запас для будущего увеличения количества кабелей, в коробе следует использовать только те кабельные изделия, которые не распространяют горение. Тогда при сдаче объекта в эксплуатацию коэффициент заполнения может быть меньше 30%.

Требования СП 256.1325800.2016

Прокладка проводов со стороны Министерства строительства РФ регламентируется СП 256.1325800.2016 «Электроустановки жилых и общественных зданий. Правила проектирования и монтажа». Игнорирование данного свода правил — одна из распространенных ошибок. Формально нормы СП 256.1325800.2016 не обязательны к исполнению, но именно на них опирается экспертиза проекта, когда решается вопрос о выдаче разрешения на строительство здания.

П. 15.21 данного документа описывает способы прокладки проводов, которые, как правило, должны применяться в жилых комнатах и прихожих квартир, а п. 15.22 распространяет данное положение и на кухни. Короба допускаются только для открытой прокладки. Если дом панельный или монолитный, то допускается прокладка кабелей в трубах (не уточняется, каких именно, значит, возможно использование гофры), замоноличенных в элементы конструкции зданий. В блочных и кирпичных домах прокладка кабеля в трубах, встроенных в элементы здания, не допускается. То есть гофра для них не подходит.

Что же касается деревянных домов, то п. 15.21 из всех видов КНС для скрытой проводки допускает только металлическую трубу. Поскольку в СП 256.1325800.2016 рукав рассматривается в качестве отдельного вида КНС, можно сделать вывод, что в этом случае допустима только металлическая труба жесткой конструкции.

Безопасная рабочая нагрузка

Важным параметром кабельных лотков и кабельных лестничных лотков является безопасная рабочая нагрузка (БРН). Согласно ГОСТ Р 52868-2021 (МЭК 61537:2006) «Системы кабельных лотков и системы кабельных лестниц для прокладки кабелей. Общие технические требования и методы испытаний», БРН — это максимальная нагрузка, которая может быть безопасно приложена к КНС в нормальных условиях. Критерием безопасности является коэффициент запаса прочности 1,7 от разрушающей нагрузки. В технических характеристиках приводится погонное значение БРН, оно измеряется в ньютонах на метр (Н/м). БРН зависит не только от механических свойств кабельного лотка, но и от расстояния между опорными конструкциями, на которых он установлен. Чем больше этот промежуток, тем меньше БРН. В технических характеристиках КНС обычно указывают БРН для нескольких значений расстояния между опорными конструкциями. Самый простой способ увеличить БРН — сократить это расстояние. Естественно, до значения, для которого БРН еще указано производителем в документации на изделие, иначе вам придется самостоятельно испытывать КНС. Следует иметь в виду, что не только лотки, но и другие элементы БРН должны выдерживать нагрузку, в том числе с учетом будущего увеличения количества кабелей. Особое внимание следует уделить нагрузке на элементы, посредством которых опоры лотков крепятся к стене, полу или потолку.

Стремление к абсолютизации БРН, когда все расчеты сводятся к тому, выдержат ли лотки массу кабеля, также приводит к ошибкам при проектировании. Да, кабели в лотке обдуваются воздухом намного лучше, чем если бы они были проложены внутри трубы или короба. А в лестничном лотке — еще лучше. Тем не менее, силовые кабели и в таких условиях могут нагревать друг друга. Поэтому, если по лотку идут силовые кабели, необходимо рассчитать максимальную токовую нагрузку согласно ГОСТ Р 50571.5.52 — 2011, в том числе для будущей конфигурации с большим числом кабелей, если такая планируется. Здесь тоже применима методика ПУЭ-7 п. 1.3.10 и 1.3.11 с оговоркой, касающейся статуса этих правил.

Сочетание материалов

Кабельные лотки и кабельные лестничные лотки изготавливают из оцинкованной углеродистой стали, нержавеющей стали или алюминия. Нужно учитывать, что при соединении двух разных металлов возможно появление электрохимической коррозии, разрушающей детали конструкции. 

Например, в офисе изначально были установлены кабельные лотки из нержавеющей стали. Дорого, зато дольше служат. Потом появилась необходимость удлинить кабельную линию, но с деньгами была проблема. Выбрали лотки из оцинкованной стали. Ошибочное решение — соединить старую и новую части кабельной линии так, как будто они выполнены из одного и того же металла. Правильный подход - в месте, где соединяются элементы из оцинкованной стали и нержавеющей стали, установить изолирующую прокладку. А для уравнивания потенциалов электрически соединить две части из разных металлов проводом.

Альбомы типовых проектов

Ведущие производители КНС предлагают для своей продукции альбомы готовых проектов для наиболее часто встречающихся применений. Используя такие альбомы, вы сможете избежать при проектировании, касающихся механической части КНС. Но эти альбомы обычно не содержат в себе рекомендаций по электрической составляющей, просто дается отсылка к ГОСТ Р 50571.5.52 — 2011. Поэтому наличие альбома типовых проектов не отменяет необходимости проведения электротехнических расчетов.

Проектирование на компьютере

Для элементов КНС сейчас можно загрузить на сайте производителя как минимум DWG-файл, который содержит в себе информацию для CAD-систем. Некоторые производители выкладывают и файлы для систем BIM-проектирования.

Но обычная CAD-система способна помочь правильно рассчитать лишь механическую составляющую проекта. А, как уже было показано в этой статье, проблемы возникают в основном при расчете электротехнической составляющей. Нужна специализированная CAD- или BIM-система с функцией электротехнических расчетов применительно к кабелям. Примером такой системы является российская программа NanoCAD BIM Электро. Она воспринимает данные как в формате DWG, так и в некоторых форматах для BIM-проектирования.

Выводы

Прекращение официального действия ПУЭ-7 и возникновение на его месте множества разрозненных нормативных документов стало большой проблемой для проектировщиков, и это касается не только проектирования КНС. Изначально планировалось, что на смену ПУЭ-7 придет другой единый нормативный документ, охватывающий все аспекты электротехники, но в итоге эти планы не были реализованы. Использование ПУЭ-7 как справочного пособия — временный выход, потому что технологии идут вперед и установленные там нормы быстро устаревают. Возможно, избавится от ошибок при использовании КНС в проектах поможет повсеместное внедрение компьютерного проектирования.

Впрочем, главное — это пересмотр отношения к КНС. Специалисты, работающие с КНС должны осознавать, что это сложные системы, которые нельзя просто так собрать и положить на них кабель. Необходимы расчеты как механической, так и электрической нагрузки на систему. И, если механическую часть еще можно рассчитать по альбому типовых решений, то для электротехнических расчетов, если у вас в команде нет соответствующих специалистов, лучше обратиться в проектную организацию.