Уникальность в сочетании характеристик. Антарктический кабель "ИнСил" для экстремально низких температур

Сегодня на отечественном рынке представлена кабельная продукция множества производителей. Кабели торговых марок «ИнСил» и «КуПе» производства НПП «ИНТЕХ» на данный момент являются наиболее технологичными, на порядок превосходящими конкурентов по целому ряду характеристик.

Рассмотрим конкретный пример применения кабеля производства НПП «ИНТЕХ». В рамках реализации проекта строительства исследовательской станции «Восток» на южном континенте был применен кабель ИнСил в исполнении АХЛ (для антарктического холодного типа климата) или, другими словами, «Антарктический кабель». Антарктида отличается очень низкими температурами в течение всего года. В соответствии с техническим заданием, новая зимовочная станция «Восток» должна соответствовать повышенным требованиям безопасной эксплуатации систем жизнеобеспечения. Использование кабеля в исполнении АХЛ позволяет значительно сократить затраты на проведение монтажа кабельных линий в зимнее время, обеспечить длительную и надежную работу оборудования. Кабель может эксплуатироваться при пониженной температуре окружающего воздуха до минус 88 ºС. К тому же применение кабеля обеспечивает возможность прокладки кабеля без предварительного нагрева при отрицательных температурах до минус (45±2) ºС, что позволяет снизить затраты на электроэнергию, а также исключить трудозатраты, затраты на реализацию условий для прогрева кабеля. Изготовленный кабель полностью справился со всеми заявленными требованиями.

Кабели «ИнСил» производства НПП «ИНТЕХ» могут работать как в обычных условиях, так и во взрывоопасных зонах, на опасных производственных объектах, в регионах Крайнего Севера, на объектах нефтяной и газовой промышленности, морских судах и портовых сооружениях.

Несколько замечаний о районах использования

В последние годы отмечается устойчивый интерес мирового сообщества к регионам Крайнего Севера. Российский Крайний Север – это огромный макрорегион, представляющий собой окраинную часть России, расположенный преимущественно в Арктике. Крайний Север традиционно играет исключительно важную роль в развитии отечественной экономики. Во многом это обусловлено значительной концентрацией природно-сырьевого потенциала: на высокоширотные территории приходится около 80% всех российских полезных ископаемых. В прибрежной арктической зоне залегают ресурсы минерального и углеводородного сырья мирового значения. Особенностями минерально-сырьевой базы Крайнего Севера являются ее комплексность, высокая концентрация и безальтернативность. Комплексность обусловлена тем, что она формируется за счет целого ряда полезных ископаемых, эффективная разработка которых предполагает их совместное использование путем развития горно-металлургических, химических и сопряженных с ними производств. Высокая концентрация – тем, что полезные ископаемые залегают преимущественно в виде крупных месторождений, сосредоточенных в относительно небольших зонах. Безальтернативность – тем, что в контексте долгосрочного развития большинства видов сырья, добываемого на Севере, не может быть заменено продукцией, произведенной в других районах страны или приобретаемой по импорту. Весьма значительна роль Крайнего Севера в индустриальном потенциале России: на него приходится около одной пятой российского промышленного производства, в том числе 60% продукции добывающих отраслей, 7% продукции обрабатывающих отраслей и более 12% производства и распределения электроэнергии, газа и воды.

На Крайний Север приходится подавляющая часть экспортных ресурсов страны. Учитывая современный уровень развития производительных сил и потребности в сырьевых ресурсах, есть все основания утверждать, что роль северных регионов и территорий в развитии экономики России будет возрастать: источники сырьевых ресурсов в среднеевропейской части России, на Среднем и Южном Урале истощаются. Возобновление экономического роста и развитие предприятий перерабатывающих отраслей западных и южных регионов приведет к расширению спроса на сырье, добываемое на Крайнем Севере. В среднесрочной перспективе на Севере и Северо-Востоке планируется интенсивное развитие перерабатывающих производств, а также создание новых предприятий по добыче и переработке природного сырья на основе реализации значительного числа крупных инвестиционных проектов.

Погодные условия Крайнего Севера складываются под влиянием арктического и субарктического климата. Для северных территорий характерны суровые морозные зимы, когда температура достигает отметки в минус 60 ºС и ниже, сильные снегопады, метели. Длительность зимнего периода составляет 8-9 месяцев. Подобные погодные условия требуют сложнейших технологических решений и больших затрат на оборудование, поскольку существует необходимость обеспечить максимальную надежность и экологичность работ, а также приемлемый уровень безопасности и условий труда обслуживающего персонала. Для их постройки требуется огромное количество кабелей. Анализ технических и эксплуатационных характеристик применяемых кабелей показывает, что в случае падения температуры до минус 50 ºС и ниже, оболочки из традиционных материалов становятся жесткими и хрупкими, так как при низких температурах в результате растрескивания происходит разрушение оболочки. Пожары же на промышленных объектах в суровых условиях Крайнего Севера - явление нередкое и при низких температурах особенно серьёзно осложняют условия работы пожарных, тушение - дело крайне опасное и напряженное. Когда пожары приходятся на холодное время года, этот процесс становится еще и крайне трудным, с повышенным расходом как человеческих, так и технических ресурсов. Одной из основных причин возникновения пожаров – некачественный кабель, который, в свою очередь, не отвечает основным требованиям пожарной безопасности. Так, в Оймяконе, считающемся полюсом холода, зафиксирована температура минус 67,7 ºС, а в Антарктиде — минус 94,7 ºС. Так что уже простое ознакомление с этими цифрами позволяет понять, в каких условиях используется техника. Но работы ведутся не только на суше, но и в водах Северного Ледовитого Океана. Там строятся буровые платформы, ледоколы проводят караваны, а танкеры ледового класса перевозят нефть. И везде в самых жестких условиях работают различные типы кабелей — силовые, монтажные, специального назначения.

Что собой представляет современный кабель?

Кабели монтажные «ИнСил» для промышленных сетей опасных производственных объектов на номинальное переменное напряжение 300, 500, 660 и 1000 В номинальной частоты до 400 Гц, или постоянное напряжение 500, 750, 1000 и 1500 В, соответственно,
предназначены для:

• фиксированного и нефиксированного межприборного монтажа электрических устройств;
• подключения устройств промышленной автоматики, контроллеров, коммутаторов, датчиков, исполнительных механизмов и других удаленных устройств;
• организации систем управления, связи, передачи данных в диапазоне частот до 100 МГц, с использованием интерфейсов RS-485, RS-232, RS-422, CAN, HART, AS и других; в промышленных сетях Foundation Fieldbus, Modbus, Profibus, DeviceNet, CANopen, LonWorks, ControlNet, SDS, Seriplex, ArcNet, Ethernet, BACnet, FDDI, FIP, ASI, WorldFIP, Interbus, BitBus и других;
• передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках;
• подключения аппаратуры пожарной сигнализации;
• подключения аппаратуры в цепях контроля и управления, сигнализации и межприборных соединений судов морского флота неограниченного района плавания, речного флота, береговых и плавучих сооружений, для прокладки внутри помещений и на открытой палубе;
• организации кабельных связей объектов атомных электростанций, для эксплуатации вне герметичной оболочки классов 2, 3 и 4 по классификации НП-001-15.

Ключевыми характеристиками являются:

• нормированные электрические характеристики в зависимости от сечений, вида изоляции, рабочих частот. Обеспечивает соответствие требованиям интерфейсов, стандартов по взрывобезопасности. Облегчает выбор нужного типоразмера при проектировании;
• универсальность применения: организация систем управления, связи, передачи данных в диапазоне частот до 100 МГц; передача и распределение электрической энергии; подключение аппаратуры пожарной сигнализации;
• вибро- сейсмостойкость. Вибрационные нагрузки присутствуют на большинстве объектов - как при строительстве, так и при эксплуатации. Гарантируется работоспособность кабеля после и во время воздействия;
• прокладка кабеля в пожароопасных и во взрывоопасных зонах;
• возможность использования в антарктическом холодном климате;
• стойкость к воздействию плесневых грибов. Гарантируется, что кабель не выйдет из строя по причине поражения полимерных материалов грибками в питательной для них среде;
• стойкость к воздействию озона. Гарантируется, что кабель не выйдет из строя при воздействии озона, что, в свою очередь, приводит к ускоренному старению и разрушению материалов;
• улучшенные технические показатели по отношению к отечественным и иностранным аналогам.

Кабели предназначены для прокладки в помещениях, кабельных сооружениях, на открытом воздухе, в земле, при отсутствии опасности механических повреждений, при наличии внешних электромагнитных помех и полей, в пожароопасных и во взрывоопасных зонах классов 0; 1; 2; 20; 21; 22; В-1; В-1(а-г); В-2.

Кабели предназначены для прокладки в составе взрывозащищенного электрооборудования с взрывозащитой вида «взрывонепроницаемая оболочка», «искробезопасная электрическая цепь i» и взрывозащитой других видов, имеющих искробезопасные и связанные с ними искроопасные электрические цепи, а также в электрических цепях невзрывозащищенного электрооборудования. Для искробезопасных цепей должны применяться только экранированные кабели.

Чем опасна пониженная температура для кабеля?

Пониженная температура вызывает повышенную жесткость и хрупкость изоляции. Она «дубеет». Причина в том, что любой материал содержит в своих порах воду, пусть и в микроскопических дозах. Замерзание приводит к увеличению ее объема и, соответственно, к возрастанию давления на стенки пор и повреждению изоляции.

Чтобы избежать подобного эффекта, производители продукции, рассчитанной на работу при экстремальных пониженных температурах, используют специальные полимерные материалы, остающиеся эластичными и гибкими при воздействии низких температур.

Как зимой прокладывают кабель

Если зима занимает три четверти времени в году, то приходится к этому приспосабливаться. И в первую очередь правильно выполнять монтажные работы при низкой температуре. С учетом того, что кабели при этом становятся жесткими, существуют ограничения по температуре, при которой допускается проведение монтажных операций. Чтобы проводить работы при более низкой температуре, кабель дополнительно прогревают.

Практикуют три метода подогрева:

• в теплом помещении или в передвижном вагончике;
• в палатке с тепловыми пушками;
• пропусканием через кабель переменного тока.

Следующее ограничение, связанное с монтажом при пониженных температурах, касается времени работ с подогретым кабелем. Их необходимо выполнить за:

• 30 минут при температуре минус 20 ºС и ниже;
• 40 минут, когда окружающая температура находится в диапазоне минус 10 — минус 20 ºС;
• 60 минут, когда температура не ниже минус 10 ºС.

Эффектообразующими факторами же при применении кабеля монтажного в исполнении АХЛ на объектах являются:

• простота монтажа кабеля при температурах до (45±2) ºС – не требуется предварительный нагрев;
• отсутствие затрат на реализацию создания специального оборудования, условий, способов прогрева кабеля (например, организовать: специальное теплое помещение – отапливаемый вагончик или палатку с тепловой пушкой; прогреть кабель с помощью тока, используя трансформатор и т.д.);
• отсутствие трудозатрат для организации прогрева кабеля (не требуется увеличение числа рабочих, отвечающих за укладку линии);
• отсутствие временных затрат на предварительный нагрев кабеля;
• снижение затрат на электроэнергию – за счет отсутствия специальных трансформаторов, необходимых для предварительного нагрева кабеля.

Что же это за чудо-кабель?

С полным основанием этим чудо-кабелем можно считать «ИнСил» разработки и производства НПП «ИНТЕХ». Но, прежде чем мы его рассмотрим, давайте попробуем понять, а какой из всего многообразия различных типов наиболее востребован и в каких отраслях. Немного общей информации и статистики, касающейся применения КПП в условиях Севера.

Интерес правительства и бизнеса направлен не просто на развитие северных районов, но он подразумевает их комплексное использование. А это значит, что осваиваться будут не только континентальные месторождения полезных ископаемых, но и шельф, и морские пути, по которым будет осуществляться завозка грузов и вывоз готовой продукции. Это вполне совпадает с принятой программой строительства ледокольного флота, а также танкеров ледокольного класса, вспомогательных судов, буксиров и прочих судов. Не стоит забывать и о строительстве плавучих атомных станций, одна из которых («Академик Ломоносов») уже работает на Чукотке. Протяженность проложенных на ней кабелей составила 1300 км.

Не меньшая потребность в КПП возникает при строительстве буровых платформ, освоении новых нефтяных и газовых месторождений. Причем, статистика говорит, что востребованы как силовые, так и монтажные кабели. В первую очередь используются кабели в системах контроля и управления, а также силовые на напряжение до 1,0 кВ. Да, и не стоит забывать, что все это должно работать в условиях Крайнего Севера и морского климата.

Применение монтажного кабеля «ИнСил» в исполнении АХЛ позволяет решить ряд проблем, возникающих при монтаже кабеля при отрицательных температурах:

• возможность прокладки кабеля без предварительного нагрева, при отрицательных температурах до минус (45±2) ºС;
• экономия времени - прокладка кабеля осуществляется без затрат на время, необходимое на предварительный нагрев;
• отсутствие ограничения во времени на прокладку кабеля;
• отсутствие затрат на реализацию создания специального оборудования, условий, способов прогрева кабеля (например, организовать: специальное теплое помещение – отапливаемый вагончик или палатку с тепловой пушкой; прогреть кабель с помощью тока, используя трансформатор и т.д.);
• отсутствие трудозатрат для организации прогрева кабеля (не требуется увеличение числа рабочих, отвечающих за укладку линии);
• снижение затрат на электроэнергию – достижение целевого эффекта по монтажу кабеля достигается без применения специального оборудования (трансформатора).

Сертификаты

Продукция прошла подтверждение соответствия требованиям ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования», Технического регламента о требованиях пожарной безопасности (Федеральный закон от 27.07.2008 N-123-ФЗ), получен сертификат в СДС Интергазсерт, сертификаты соответствия требованиям промышленной безопасности, сейсмостойкости и вибропрочности, а также Свидетельство о типовом одобрении Российского морского регистра судоходства. Кабели монтажные «ИнСил» входят в Реестр промышленной продукции, произведенной на территории Российской Федерации.

Испытания

Отметим, что для испытания данного кабеля применяются климатические камеры российского производства, разработанные специально для НПП «ИНТЕХ». Они позволяют проводить температурные испытания в более широких диапазонах от - 90 до + 180 ºС. Помимо этого, также были проведены испытания в сторонней независимой аккредитованной лаборатории, подтверждающие стойкость кабелей «ИнСил» в исполнении АХЛ к воздействию пониженной температуры окружающей среды до минус 88 ˚С.

Заключение

Кабельная продукция НПП «ИНТЕХ» вобрала в себя оригинальные и инновационные решения в сфере производства кабелей. Проведенные испытания показали стойкость кабелей марки «ИнСил», изготавливаемых по ТУ 3581-008-92800518-2016, к воздействию пониженной температуры окружающей среды до минус 88 ˚С, а также подтвердили нераспространение горения кабеля в условиях пожара, подтвердили значение показателя огнестойкости в условиях воздействия пламени – не менее 180 мин. Таким образом, проведенные испытания подтверждают возможность применения кабелей марки «ИнСил» в суровых климатических условиях Крайнего Севера. При прокладке кабелей в северных районах страны необходимо учитывать явления, связанные с вечной мерзлотой. Прокладка кабеля возможна как подземная – в траншеях, кабельных каналах, насыпях, туннелях, так и надземная – в защитных коробах, по эстакадам, стенам и конструкциям зданий и инженерных сооружениях. Учитывая характеристики кабелей «ИнСил», возможна прокладка кабеля целыми кусками, что безусловно является положительным свойством, так как каждое соединение (ответвление) и присоединение нарушают герметичность кабеля, ослабляют его изоляцию. Его использование позволяет значительно сократить затраты на проведение монтажа кабельных линий в зимнее время. И, кроме того, выбор такого изделия для применения в условиях Крайнего Севера обеспечит длительную и надежную работу Вашего оборудования.

*Станция «Восток» находится в очень суровой температурной зоне, на высоте 3500 метров. Кстати, именно станция «Восток» зарегистрировала температурный мировой рекорд – минус 89,2 ºС. А вот самая жаркая погода здесь за всю историю наблюдений – минус 13,6 ºС.