Kabelių tipai. Tinkamo kabelio skerspjūvio pasirinkimas

Laidų ir kabelių konstrukcijos elementai ir pagrindiniai parametrai

Kuo skiriasi laidai nuo kabelių? Laidas dažniausiai turi vieną gyslą (laidininką), padengtą izoliaciniu sluoksniu. Jis naudojamas žemos įtampos tinkluose, pvz., laidas ML 750V. Laido gysla gali būti sudaryta ir iš kelių tarpusavyje supintų ir lanksčių vielučių (pvz., MKEM 90 750V). O kabelis turi kelis izoliuotus laidus, padengtus bendru apvalkalu, ir skirtas naudojimui instaliacijai ir žemos bei vidutinės įtampos elektros tinkluose. Tipinis instaliacinio kabelio pavyzdys - XPJ-HF D.

Laidas - kairėje, kabelis - dešinėje.

Sklandžiam kabelio veikimui tinkle  svarbūs 3 pagrindiniai elektrotechniniai parametrai: laidininko (gyslos) medžiaga, kabelio skerspjūvis, kabelio degumo klasė.

Kabelio laidininko medžiaga

Kadaise konkuravusių laidininkų dvikovoje varis dabar užtikrintai laimi prieš aliuminį. Moderniose vidaus instaliacijose aliuminis užleido vietą variui, bet vis dar plačiai naudojamas oro linijose ir požeminėse skirstomojo elektros tinklo linijose. Aliuminio elektrotechninės savybės yra prastesnės dėl jo polinkio greitai oksiduotis ir korozuotis, o pralaidumas 60  proc. mažesnis už varį. Varis pasižymi didesniu lankstumu ir ilgaamžiškumu, geriau praleidžia elektros srovę, ilgai nesioksiduoja.

Jungti tarpusavyje seną aliuminio ir naują varinę instaliacijas yra prastas sumanymas. Varis ir aliuminis turi labai skirtingus elektrocheminius potencialus. Tai du visai nesuderinami metalai. Jų kontakto vietoje greitai prasideda galvaninė reakcija, sukelianti koroziją, o visa instaliacija bus nekokybiška ir nesaugi. Varinius ir aliuminio laidus sujunginėti galima tik per specialų tarpinį gnybtą iš plieno arba iš alavuoto vario.

Vario laidininkų gamyba "Prysmian Group Baltics AS" gamykloje.

Kabelio skerspjūvis

Tinkamas kabelio skerspjūvis priklauso ir nuo tinklo įtampos, ir nuo montavimo būdo. Žemai įtampai pasirenkamos gyslos dažniausiai nuo 1,5 mm² skersmens (varinės). Priimta supaprastintai skaičiuoti, kad minimalus 1,5 mm² skersmuo tinka 1 kW apkrovai. Aliuminio gyslos skersmenį reikia padidinti 60 procentų, norint, kad jis atitiktų vario ekvivalentą. Visada rekomenduojama rinktis šiek tiek didesnį skersmenį negu rodo pirminiai skaičiavimai - atsargai, jeigu padidės apkrova dėl papildomai prijungtų prietaisų. Išsamiau apie skersmens skaičiavimą galėsite perskaityti žemiau, šio straipsnio dalyje "Kabelio skerspjūvio skaičiavimas" su formulėmis ir išmaniąja skaičiuokle.

Kabelio degumo klasė

Pagal Lietuvoje galiojančias Elektros linijų ir instaliacijos įrengimo taisykles kabelio degumo klasės pasirinkimas priklauso nuo pastato tipo ir rizikos lygio jame.

●  I laipsnis (aukštas rizikos lygis). Jam priklauso tokie statinių tipai, kaip evakuacijos keliai (pvz., viešbučių koridoriai ir laiptinės, vestibiuliai). Tokiose vietose kabelių degumo Euroklasės rodiklis gali siekti Cca-s1, d1, a1. Šią kategoriją atitinka kabelių tipai XPJ-HF C-Pro, AFUX C-Pro, AXMK-HF C-Pro, AXCMK-HF C-Pro, MK-HF C-Pro, MCMK-HF C-Pro, MKEM-HF C-Pro, XPK-HF C-Pro.

●  II laipsnis (vidutinis rizikos lygis). Poliklinikos, ligoninės, mokyklos, vaikų darželiai, prekybos centrai. Gyvenamieji daugiabučiai. Tuneliai, šachtos. Euroklasės rodikliai: Dca-s2, d2, a2. Šiai grupei priklausantys kabelių tipai: XPJ-HF D, XPUJ-HF D, XPK-HF D, AXQJ PURE, FXQJ PURE, FQ PURE.

●  III laipsnis (žemas rizikos lygis). Jis būna pramoniniuose pastatuose, gamybos paskirties patalpose, sandėliuose, 1-2 aukštų gyvenamuosiuose namuose. Euroklasė: Eca. Atitinkantys kabelių tipai: XPJ, XPUJ, XPK, AXPK-PLUS, AMCMK, MCMK, ML, MK, MKEM, kuriuos gamina kompanija "Prysmian Group Baltic".

Kabelių degumo Euroklasės ženklinimo iššifravimas (A1, A2, C, D, s1, d1, a1 ir kt.). Kabelių ir kitų statybinių gaminių/medžiagų degumas skirstomas pagal klases, Lietuvoje perimtas Europos LST EN 13501-1 standartas, vadinamas "Euroklase". Joje skirtingos gaminių degumo savybės ženklinamos didžiosiomis raidėmis A, B, C, D, E, F ir papildomomis mažomis raidėmis s, d, a. Ką jos reiškia:

Degimo metu dūmų susidarymas irgi skirstomas į klases, žymimas kaip s1, s2, s3. Kai kurios medžiagos degdamos  išskiria liepsnojančius lašus - tokios žymimos klasėmis d0, d1, d2.

PVC kabelių apvalkalas ugnyje gali išskirti rūgštį (vandenilio chlorido) - tam yra rūgšties dujų išsiskyrimo žymėjimas (klasės a1, a2, a3).

Tęsiant degumo klasės temą verta atkreipti dėmesį į behalogeninių kabelių seriją Afumex, gaminamą bendrovės "Prysmian Group". Šių kabelių izoliaciniame apvalkale nėra tradicinių PVC halogenų (chloro), todėl gaisro metu jie neišskiria tamsių kenksmingų dūmų ir vandenilio chlorido rūgšties, gadinančios elektroniką. Degant  Afumex apvalkalas išskiria žymiai mažiau dūmų, ne tirštų, o skaidresnių, nekenkiančių sveikatai ir aplinkai, neapsunkinančių matomumo. Vietoj rūgšties, sudegus, susidaro milteliai, kurie negadina jautrios elektronikos įrangos. Vienas iš Afumex serijos kabelių - behalogenis galios kabelis MCMK-HF C-PRO.

Kabelių tipai

Kabelių tipų įvairovė ir pasirinkimas labai priklauso nuo jų naudojimo srities: statyba, elektros gamybos sektorius ir elektros tinklai, pramonė ir įrangos gamyba, telekomunikacija. Plačiau:

Instaliaciniai kabeliai. Į šią kategoriją įeina ir mažo dūmingumo behalogeniniai kabeliai, ir kabeliai su tradiciniu PVC apvalkalu. Skirti montavimui patalpose, įrenginiuose, GKP sienų ertmėse. Gyslų kiekis gali svyruoti nuo 2 iki 5. Kabeliai XPJ-HF C-PRO pasižymi degumo nepalaikančiomis savybėmis Cca s1, d1, a1. Bet jie nerekomenduojami kloti be apsauginio vamzdžio po žeme ir betono mišinyje. Jie jautrūs tiesioginiams ultravioletiniams spinduliams.  Bet instaliaciniai montavimo kabeliai XPUJ 750V yra atsparūs UV spinduliams ir tinka klojimui po žeme ir atvirame lauke.

Kontroliniai kabeliai. Šio tipo gaminiai naudojami elektros įrenginių matavimui, valdymui ir signalų kontrolei tiek patalpose, tiek lauke ar grunte. Kabeliuose gali būti nuo 7 iki 27 varinių gyslų 1,5-2,5 mm² skerspjūvio. Kontroliniai kabeliai MMO-HF C-PRO 750V degimo metu beveik neišskiria dūmų ir kenksmingos chlorido rūgšties. MCCMO-HF C-PRO grupės kabeliai turi stiprinantį varinį ekraną (EMC) po išoriniu apvalkalu, yra behalogeniai, gali būti klojami grunte ar sprogioje aplinkoje.

Jėgos kabeliai. Dar vadinami galios kabeliais. Šios grupės kabeliai dažnai naudojami stacionarios instaliacijos patalpose (sausose, drėgnose) ir kilnojamų įrenginių pajungimui. Priklausomai nuo apvalkalo juos galima kloti po žeme, betone ir lauke elektrotechniniuose vamzdžiuose ir kanaluose. Naudojami ir pramoniniuose elektros tinkluose su pastovia įtampa nuo 1 kV iki 35 kV. Gali turėti 2-5 laidininkus (nuo 1,5 iki 35 mm² Ø) kaip XPK-HF C-PRO ir vario šerdies ekraną kaip MCMK-HF C-PRO su 300 mm² skersmens laidininku.

Signaliniai kabeliai. Šie simetriški signalų kabeliai naudojami valdymo ir priežiūros centruose, apsaugos sistemose ir pastatų automatikoje. Jie tinka fiksuotam montavimui pastatų viduje ir lauke. Drėgmei ir UV spinduliams atsparų signalinį kabelį JAMAK-ARM-HF galima tiesti lauko sąlygomis ir po žeme, nes jame yra sustiprinanti šarvo juosta ir apsauga nuo graužikų, armuojantis ekranas ir keli vidiniai apvalkalai. Gyslų skaičius signaliniuose kabeliuose gali svyruoti nuo 4 iki 96.

Signaliniai kabeliai.

Ugniai atsparūs kabeliai. Vien iš pavadinimo aišku, kad kabelis pasižymi ugniai atspariu apvalkalu, neišskiriančiu kenksmingų halogenų gaisre ir sustiprinto atsparumo gyslų sluoksniu. Skirti signalizacijos, valdymo ir maitinimo stacionariems įrenginiams, kuriuose gaisro metu dėl žmonių saugumo ugniai atsparus kabelis turi stabiliai veikti tam tikrą laiką (pvz., priešgaisrinėje sistemoje, gesinant, skelbiant pavojaus signalą). Naudojami nejudinamai instaliacijai patalpose ir lauke. Kabelis FIRETUF FRHF gali veikti ištisas 90 minučių labai aukštoje 830º C temperatūroje.

Ugniai atsparus kabelis FIRETUF FRHF.

Lankstūs kabeliai ir laidai. Pasižymi geru lankstumu, naudojami sausose patalpose, instaliacijose su lengvomis ir vidutinėmis mechaninėmis apkrovomis, nešiojamuose elektros prietaisuose, statybinių įrankių maitinimo laidams, transporto priemonėse. Išorinis apvalkalas būna arba plokščias kaip MSO 300V variante, arba apvalaus skerspjūvio kaip H05RR-F, kuris pagamintas iš ypatingos etilo-propileno gumos, atsparios mechaniniam susidėvėjimui ir cheminėms medžiagoms (tepalams, alyvoms, naftos produktams).

Lankstus guminis kabelis H05RR-F.

Oro linijų kabeliai. Pakabinamieji atvirame ore ant elektros stulpų, bokštų, antenų, elektros skirstymo kabeliai. Juose dažniau naudojami aliuminio laidininkai, nes aliuminis sveria dvigubai mažiau už varį, ko dėka jį lengviau montuoti ore ir sutaupoma  atramoms. Daugiausiai tai pinti kabeliai su 2-4 gyslomis.

Guminiai kabeliai. Lanksti ir mechaniškai patvari neopreno (polichlorpropeno) apvalkalo medžiaga. Tokie kabeliai naudojami judančiuose ir kilnojamuose įrenginiuose, laikinose instaliacijose, dirbtuvėse ir statybvietėse, pajungiant įrankius ar elektros variklius į tinklą. Apvalkalas labai atsparus naftos ir atmosferos poveikiui (ozonui ir UV spinduliams). Lankstaus laidininko (5 klasė) dėka guminiai kabeliai lengvai montuojami.

Optiniai kabeliai. Tai optinio pluošto kabeliai, naudojami didelės spartos interneto tinkluose, duomenų perdavimui, ryšių sistemose, kabelinėje televizijoje, aukštosiose technologijose, apšvietimo sistemose, medicinoje. Po išoriniu apvalkalu yra šviesolaidžiai - optinės skaidulos iš silicio stiklo, perduodančios informaciją šviesos greičiu. Priklausomai nuo klojimo būdo ir aplinkos tipo, skaidulos padengtos papildomais apsauginiais sluoksniais ir šarvu, išorinis apvalkalas būna sustiprintas. Optiniai kabeliai klojami grunte, po vandeniu, montuojami pastatuose.

Bendraašiai (koaksialiniai) kabeliai. Jų konstrukciją sudaro vidinis vario laidininkas, padengtas izoliaciniu dielektriko sluoksniu ir pintu ekrano tinkleliu, paslėptu po išoriniu apvalkalu iš PVC arba iš behalogeninės medžiagos. Bendraašiai kabeliai transliuoja aukštų dažnių signalą. Elektromagnetinį lauką transliuojantį signalą sukuria varinė gysla ir pintas varinis ekranas, sąveikaudami tarpusavyje kabelio viduje. Svarbu, kad toks laukas nesusikerta su gretimų kabelių laukais ir pats nepaveikiamas pašalinių laukų. Tipas naudojamas televizijoje, ryšių kanaluose, kompiuterių tinkluose, elektronikoje, nuotolinio valdymo sistemose.

Vytos poros kabeliai. Tokį tipą sudaro dvi izoliuotos ir supintos vario gyslos, dengtos išoriniu apvalkalu. Kabelyje gali būti ne viena vyta pora, o keletas tokių porų, sukuriančių elektromagnetinį lauką signalo perdavimui. Priklausomai nuo paskirties, vytos poros gali būti apgaubtos šarviniu metaliniu ekranu po išoriniu apvalkalu. Ekranas apsaugo tokio kabelio sklandų ir spartų veikimą nuo pašalinių elektromagnetinių laukų, galinčių kelti trukdžius. Vytos poros kabeliai naudojami telefonijoje, duomenų perdavime, skaitmeninėse technologijose, panašių komunikacijų srityje.

Kabelio markės raidinis žymėjimas

Raidžių ir skaičių derinyje, kurį matome kabelio markėje, užkoduota detalesnė informacija apie gaminio charakteristikas. Žinodami šią "abėcėlę" galime  lengviau orientuotis kabelių pasirinkime:

Laidų spalvinis žymėjimas

Pagal HD 308 Europos standarto reikalavimus 3 laidų instaliaciniame kabelyje kiekvienas laidas turi savo spalvinį žymėjimą:

● Įžeminimo laidas visada žaliai geltonas;

● Darbinis nulinis laidas - būtinai mėlynas;

● Fazinis laidas gali būti rudas, baltas, juodas, raudonas, violetinis. Taip jo nesupainiosi su "nuliu" ar "žeme".

Šių spalvinių reikalavimų nepaisymas gali turėti tragiškų pasekmių, įtaką elektros instaliacijos nekokybiškam veikimui. Vis dar pasitaiko neaiškių gamintojų kabeliai, kurių spalvinis laidų žymėjimas skiriasi nuo standartinio. Tokių kabelių geriau vengti. Net jeigu jūs dabar ir atsiminsite nestandartinę spalvinę schemą, ar galite garantuoti kas bus su ja, praėjus 10-15 metų?

Laidų spalvinis žymėjimas.

Kabelio skerspjūvio skaičiavimas

Teisingai pasirinktas kabelio skerspjūvis - saugaus ir ilgamečio instaliacijos veikimo garantas. Koks kabelio skersmuo pagal apkrovą yra tinkamas jūsų atveju? Tam reikia žinoti apkrovos tipą (vienfazė ar trifazė) ir maksimalią vartojamąją galią.

Jeigu laidai yra paslėpti sienos ertmėje elektrotechniniame vamzdyje, tuomet pasirinkimui svarbu žinoti visų laidų, bendrai nutiestų viename vamzdyje, kiekį.

● Trifazių apkrovų atveju gali būti tiesiamas 4 arba 5 laidų kabelis (3 fazės, nulinis laidas ir kartais apsauginis laidas). Bet kuriuo atveju apskaičiavimui imamas kiekis iš 3 laidų (nulinis laidas neįskaitomas);

● Vienfazės apkrovos atveju tiesiamas 2 ar 3 laidų kabelis (fazė, nulis, apsauginis/įžeminimo laidas). Laidų kiekis apskaičiavimui - 2;

Kabelio skerspjūvio pasirinkimo skaičiavimams gali padėti ši lentelė:

Vienfaziame tinkle, kai  elektros srovė 230 V galima apytiksliai paskaičiuoti pagal supaprastintą formulę:

I = P - K

U-cos ϕ

P - apkrovos galia, W;

U - įtampa tinkle, 230 V;

K - vienalaikiškumo koeficientas (pavieniai apkrovai - 1, apkrovų grupei - 0,75);

cos ϕ - aktyvios galios koeficientas (buitiniams elektros prietaisams - 1).

Trifaziame tinkle su 380 V įtampos srove preliminariai skaičiuojama pagal kitą supaprastintą formulę:

P - apkrovos galia, W;

U - įtampa tinkle, 380 V;

cos ϕ - aktyvios galios koeficientas (nurodytas el. prietaisų techniniame pase).

●Skaičiavimo metu laido skersmuo suapvalinamas į didesnę pusę iki artimiausio standartinio skersmens, nurodyto mūsų lentelėje;

● Minimalus skersmuo variniams laidams - 1,5 mm²; aliumininiams - 16 mm²;

Norime priminti, jog aukščiau nurodyti skaičiavimo būdai su lentele ir supaprastintomis formulėmis negarantuoja absoliutaus tikslumo, nes juose neatsižvelgiama į daugybę kitų lemiančių faktorių: pastato tipą, lauko ir aplinkos sąlygas, kabelio montavimo būdą ir grandinės ilgį - šie faktoriai yra labai svarbūs teisingam rezultatui.

Ar nuo mokyklos laikų vis dar atsimenate, kaip skaičiuoti kvadratinį šaknį ir kosinusą ant popieriaus lapo arba su standartiniu kalkuliatoriumi? Kur kas lengviau ir greičiau, kai visą skaičiavimą už jus atliks išmaniosios programos algoritmai. Kabelių skerspjūvio skaičiavimo programa CableApp, sukurta šios srities ekspertų - kompanijos "Prysmian Group Baltic", gaminančios elektros laidus ir kabelius, per kelias sekundes atliks sudėtingus apskaičiavimus ir dar pasiūlys tinkamą kabelio modelį, atitinkantį jūsų poreikius ir sąlygas.

Tinkamo kabelio parinkimą (skersmenį, tipą, izoliacinį apvalkalą, laidininką) programa CableApp atlieka atsižvelgiant į daugybę niuansų - gyvenamoji patalpa ar pramoninė, šildoma ar ne, kabelis tiesiamas lauke atvirai ar po žeme, mūro ertmėje ar po lubomis.

Kaip atlikti skaičiavimus programėlėje CableApp? Atsidariusiame lange vartotojas turi paspausti mygtuką "Kabelių skaičiuoklė". Toliau siūlomas pasirinkimas pagal sąlyginį pastato tipą, į kurio sąvoką įeina ne tik gyvenamieji/pramoniniai pastatai, sandėliai, ligoninės, bet ir lauko sąlygos (keliai, tuneliai, kasyklos). Iš kito sąrašo išsirenkamas numatytas kabelio montavimo būdas (lubų ertmėje, mūro ertmėje, vamzdyje ar kt.). Jeigu planuojamas montavimas pastate, o ne lauke, papildomame sąraše reikia pasirinkti konkretesnį pastato tipą (daugiabutis ar vienaaukštis namas). Pvz., Gyvenamieji pastatai > Vamzdyje mūre > Daugiabutis.

Paspaudus mygtuką "Pasirinkti" programos algoritmas atlieka pirminį skaičiavimą ir siūlo aukščiau pasirinktoms sąlygoms tinkantį produktą - kabelį XPJ-HF D 300/500 V su jo išsamiu techniniu aprašymu.

Norint turėti išsamesnį skerspjūvio skaičiavimo rezultatą, spaudžiama "Tęsti skaičiavimus". Sekančiame lange yra platesnis sąlygų sąrašas pasirinkimui:

• įtampos tipas (1 fazė, 3 fazės ar nuolatinė srovė);
• įtampa Voltais (220, 380 ar kt.);
• kokia apkrova (A);
• aktyvioji galia (kW);
• grandinės ilgis metrais;
• grandinių skaičius;
• įtampos sumažėjimas procentais ir Voltais;
• aplinkos temperatūra;
• ar yra tiesioginė saulės šviesa;
• elektros kaina už kilovatą ir kt.

Pvz., numatoma trifazė apkrova, įtampa 380-400 V, apkrova 40 A, o grandinės ilgis - 30 m. Registruotiems prisijungusiems vartotojams atsiveria išplėstinė sąlygų pasirinkimo galimybė: galima įrašyti aplinkos temperatūrą, ar bus tiesioginė saulės šviesa ir kt. Įvedus šiuos rodiklius į eilutes, spaudžiama "Skerspjūvio skaičiavimas".

Gauname tikslų ir išsamų rezultatą: rekomenduojamas tinkamesnis 10 mm² skersmens kabelis XPJ-HF D 450/750 V. Pateikiami ir metinės ekonomijos skaičiai su prognozuojama mažesne CO2 emisija ir energijos suvartojimo sumažėjimu.

Programa CableApp galima naudotis ir kompiuteryje, ir išmaniajame telefone. Kompiuterinė versija pasiekiama adresu cableapp.com, o parsisiųsti ir įdiegti programą telefone galima nemokamai iš Google Play arba iš App Store.

Pagal "Prysmian Group Baltic" informaciją parengė  Piotr Šičiov