Одножильные кабели через стальную вводную плиту — почему все проводники одной цепи должны проходить через одно отверстие

Гид о заземлении экрана кабеля рассматривает, как заземляется экран кабеля. Эта статья — о другом, менее известном физическом эффекте, который возникает именно у одножильных кабелей (кабель с одной жилой в одной оболочке) в цепи переменного тока: вихретоковый нагрев ферромагнитного материала вокруг проводников, и о требовании к монтажу, призванном его предотвратить.

Основной эффект

Переменный ток в проводнике создаёт переменное магнитное поле. В трёх- или многофазной цепи со сбалансированной нагрузкой магнитные поля отдельных фазных проводников в основном компенсируют друг друга — при условии, что все проводники этой цепи проходят вместе через один и тот же ферромагнитный материал (сталь). Однако если проводники одной цепи проходят по отдельности через раздельно просверленные отверстия в стальной вводной плите, коробе или трубе, у каждого проводника остаётся результирующее переменное магнитное поле, которое наводит вихревые токи в окружающей стали — с локальным нагревом этой стали, независимо от нагрузки самого кабеля.

Требование к монтажу: совместно через одно отверстие

§521.5 (IEC 60364-5-52) поэтому требует, чтобы там, где проводники цепи переменного тока проходят через ферромагнитную стенку или плиту, все проводники этой цепи — включая защитный проводник — проходили вместе через одно общее отверстие, так чтобы они были совместно окружены одним и тем же куском стали, а не по отдельности. Это касается:

• стальной вводной плиты распределительного щита, через которую проходят несколько одножильных кабелей;
• стального короба или брони, через которую проходят прямой и обратный проводники одной цепи;
• любой другой ферромагнитной оболочки, окружающей часть цепи без остальной части той же цепи.

Немагнитная вводная плита (алюминий, пластик, латунь) не имеет этой проблемы и поэтому часто является более простым решением для новой установки с несколькими одножильными кабелями.

Почему одножильные кабели со стальной бронёй не применяются на переменном токе

Тот же принцип объясняет, почему одножильный кабель со стальной проволочной или ленточной бронёй не применяется в цепи переменного тока: броня этого одного кабеля окружает только один проводник и, следовательно, сама образует ферромагнитную оболочку, вызывающую вихретоковый нагрев — независимо от какой-либо вводной плиты далее по трассе. Для одножильного применения, где желательна механическая защита бронёй, поэтому рекомендуется алюминиевая броня, которая не является ферромагнитной и не проявляет этот эффект. У многожильного кабеля (все фазы в одной оболочке) эта проблема не возникает, поскольку броня в этом случае окружает всю цепь целиком — аналогично требованию об общем отверстии выше.

Практическая значимость

При проектировании или оценке кабельного ввода в стальной распределительный щит, распределительное устройство или строительную стену с несколькими одножильными кабелями следует проверять, что все проводники одной цепи проходят через одно общее отверстие — а не каждый через своё, отдельно просверленное отверстие, — и что применённая на одножильном кабеле броня выполнена из неферромагнитного материала. Распределительный щит, который необычно тёплый в районе стальной вводной плиты, при том что сами кабели не перегружены, — практический признак этого эффекта.

Частые ошибки

1. Проведение каждого одножильного кабеля цепи через своё отдельно просверленное отверстие в стальной вводной плите вместо совместного прохождения через одно отверстие.
2. Использование одножильного кабеля со стальной проволочной или ленточной бронёй в цепи переменного тока, что приводит к вихретоковому нагреву самой брони.
3. Приписывание необъяснённого локального нагрева стальной вводной плиты или короба перегрузке кабелей, тогда как реальная причина — вихревые токи из-за раздельного прохождения проводников одной цепи.
4. Замена немагнитной вводной плиты на стальную (например, при ремонте) без повторного обеспечения требования об общем отверстии.

См. также

• Заземление экрана кабеля — с одной или обеих сторон
• Классы проводников — IEC 60228 класс 1-6
• Бронированный кабель — броня как защитный проводник
• Шинопроводы / системы токопроводящих шин