Pionowe mocowanie kabli w szybach — rozstaw uchwytów kablowych według IEC 61914

Artykuł o ciągnięciu kabli — siła ciągnięcia i promień gięcia opisuje siły występujące podczas instalacji kabla: siłę ciągnięcia, jaką można przyłożyć do żyły, oraz minimalny promień gięcia, którego nie wolno przekroczyć podczas wciągania. Ten artykuł dotyczy innego, trwałego obciążenia: tego, co zainstalowany pionowo kabel w szybie lub kanale pionowym przenosi po instalacji, oraz jak uchwyty kablowe według IEC 61914 przejmują to obciążenie.

Dwa różne obciążenia, dwa różne momenty

Podczas wciągania kabla siła ciągnięcia na żyle jest tymczasowa i kończy się, gdy kabel znajdzie się na swoim miejscu. W pionowym szybie powstaje następnie inne, trwałe obciążenie: własny ciężar kabla, który stale obciąża najniższe mocowanie i każdy pośredni uchwyt, dopóki kabel jest eksploatowany. Bez wystarczającej liczby pośrednich podpór cały ciężar długiego pionowego odcinka jest przenoszony przez górne mocowanie lub przez zaciski przyłączeniowe na końcu — obciążenie, do którego te punkty przyłączeniowe nie są przeznaczone.

Funkcja uchwytu kablowego według IEC 61914

IEC 61914 określa wymagania i metody badań dla uchwytów kablowych ("cable cleats"), które mechanicznie podtrzymują kable na długości trasy i utrzymują je na miejscu. Uchwyt kablowy pełni dwie odrębne funkcje:

• Podparcie statyczne: przenoszenie własnego ciężaru kabla między dwoma punktami mocowania, tak aby żaden punkt trasy nie był trwale przeciążony.
• Fiksacja dynamiczna przy zwarciu: powstrzymywanie sił elektrodynamicznych występujących między przewodami fazowymi podczas zwarcia, tak aby kable nie zostały rozrzucone ani przemieszczone (zob. artykuł o siłach elektrodynamicznych przy zwarciu dotyczący fizyki tych sił, omówiony tam dla szyn zbiorczych, ale zasadniczo taki sam dla kabli w układzie trójkątnym lub płaskim).

IEC 61914 bada więc uchwyty zarówno pod kątem statycznej siły zacisku, jak i wytrzymałości na określony prąd zwarciowy przez czas badania, oraz przypisuje uchwytom klasyfikację na podstawie tego, jaki prąd zwarciowy i jaką konfigurację kabli (trójkątną lub płaską) mogą wytrzymać.

Rozstaw uchwytów: brak uniwersalnej wartości

Maksymalny dopuszczalny rozstaw między uchwytami kablowymi w pionowym szybie nie jest stałą wartością z samej normy, lecz jest określany przez producenta uchwytu w połączeniu z ciężarem kabla na metr, średnicą kabla oraz — w przypadku kabli średniego napięcia — spodziewanym prądem zwarciowym. Praktyczne kwestie do uwzględnienia:

• Tabele producenta zwykle podają maksymalny rozstaw podparcia dla danej średnicy i ciężaru kabla; dla odcinka pionowego rozstaw ten jest często mniejszy niż dla odcinka poziomego, ponieważ w szybie uchwyt przenosi cały ciężar odcinka poniżej, zamiast podpierać jedynie jego część.
• Na drabinkach kablowych rozstaw uchwytów jest często powiązany z wielokrotnością rozstawu szczebli drabinki (na przykład co 300 mm), tak aby każdy uchwyt mógł zostać zamocowany do stałego szczebla, a nie w dowolnym punkcie.
• Dodatkowe uchwyty blisko górnego punktu mocowania długiego odcinka pionowego są często stosowane, ponieważ skumulowane obciążenie ciągnące od ciężaru kabla wiszącego poniżej jest tam największe.
• W przypadku kabli średniego napięcia w układzie trójkątnym rozstaw uchwytów musi być również sprawdzony pod kątem siły elektrodynamicznej zwarcia: wyższa spodziewana moc zwarciowa wymaga mniejszego rozstawu uchwytów, aby zapobiec rozrzuceniu kabli podczas zwarcia.

Znaczenie praktyczne dla kontroli

Podczas okresowej kontroli szybu kablowego lub kanału pionowego warto zwrócić uwagę na:

• Zwis kabla między dwoma uchwytami, co wskazuje na zbyt duży rozstaw podparcia w stosunku do rzeczywistego ciężaru kabla.
• Odkształconą lub naciętą powłokę w miejscu uchwytu, co wskazuje na zbyt mocno dokręcony lub niewłaściwie dobrany uchwyt.
• Luźne lub przesunięte uchwyty, szczególnie po wystąpieniu zwarcia gdzie indziej w instalacji — może to wskazywać na wcześniejsze obciążenie elektrodynamiczne, które uchwyt ledwo, lub akurat, wytrzymał.
• Brakujące uchwyty w dolnej części długiego odcinka pionowego, gdzie skumulowane obciążenie jest największe.

Częste błędy

1. Stosowanie rozstawu dla odcinka poziomego do odcinka pionowego, podczas gdy własny ciężar w szybie wymaga innego, często mniejszego, maksymalnego rozstawu.
2. Dobieranie uchwytów kablowych bez uwzględnienia spodziewanej mocy zwarciowej dla kabli średniego napięcia w układzie trójkątnym, przez co uchwyt nie jest w stanie wytrzymać zwarcia.
3. Mylenie wymagań dotyczących siły ciągnięcia i promienia gięcia przy wciąganiu z wymaganiami dotyczącymi trwałego podparcia po instalacji — są to dwie różne oceny według różnych norm.
4. Niestosowanie dodatkowych uchwytów w pobliżu górnego punktu mocowania długiego odcinka pionowego, przez co skumulowane obciążenie pozostaje skoncentrowane na jednym punkcie przyłączenia.

Powiązane materiały

• Ciągnięcie kabli — siła ciągnięcia i promień gięcia
• Systemy podtrzymujące kable — koryta i drabinki kablowe
• Siły elektrodynamiczne przy zwarciu — szyny zbiorcze (IEC 60865-1)