Вертикальное крепление кабелей в шахтах — шаг кабельных клипс согласно IEC 61914

Статья о протяжке кабелей — тяговое усилие и радиус изгиба рассматривает силы, возникающие при монтаже кабеля: тяговое усилие, которое можно приложить к жиле, и минимальный радиус изгиба, который нельзя превышать при протяжке. Эта статья рассматривает другую, постоянную нагрузку: что проложенный вертикально кабель в шахте или стояке несёт после монтажа, и как кабельные клипсы согласно IEC 61914 воспринимают эту нагрузку.

Две разные нагрузки, два разных момента

При протяжке кабеля тяговое усилие на жиле временное и заканчивается, как только кабель занял своё место. В вертикальной шахте затем возникает другая, постоянная нагрузка: собственный вес кабеля, который постоянно давит на нижнее крепление и на каждую промежуточную клипсу, пока кабель находится в эксплуатации. Без достаточного числа промежуточных опор весь вес длинного вертикального участка несёт верхнее крепление или соединительные зажимы на конце — нагрузка, для которой эти точки подключения не рассчитаны.

Функция кабельной клипсы согласно IEC 61914

IEC 61914 устанавливает требования и методы испытаний для кабельных клипс («cable cleats»), которые механически поддерживают кабели по длине трассы и удерживают их на месте. Кабельная клипса выполняет две отдельные функции:

• Статическая поддержка: несение собственного веса кабеля между двумя точками крепления, так чтобы ни одна точка трассы не оказалась постоянно перегруженной.
• Динамическая фиксация при коротком замыкании: сдерживание электродинамических сил, возникающих между фазными жилами при коротком замыкании, так чтобы кабели не разбросало и не сместило (см. статью об электродинамических силах при коротком замыкании о физике этих сил, изложенной там для шинопроводов, но по сути такой же для кабелей в трилистниковой или плоской компоновке).

IEC 61914 поэтому испытывает клипсы как на статическое усилие зажима, так и на устойчивость к заданному току короткого замыкания в течение времени испытания, и присваивает клипсам классификацию на основе того, какой ток короткого замыкания и какую конфигурацию кабелей (трилистник или плоскую) они выдерживают.

Шаг клипс: нет универсального числа

Максимально допустимое расстояние между кабельными клипсами в вертикальной шахте не является фиксированным числом из самого стандарта, а определяется производителем клипсы в сочетании с весом кабеля на метр, диаметром кабеля и — для кабелей среднего напряжения — ожидаемым током короткого замыкания. Практические моменты:

• Таблицы производителя обычно указывают максимальный шаг поддержки для данного диаметра и веса кабеля; для вертикального участка этот шаг часто меньше, чем для горизонтального, поскольку в шахте клипса несёт весь вес нижележащего участка, а не только поддерживает его часть.
• На лестничных лотках шаг клипс часто привязывают к кратному числу шага перекладин лотка (например, каждые 300 мм), чтобы каждую клипсу можно было закрепить на фиксированной перекладине, а не в произвольной точке.
• Дополнительные клипсы вблизи верхней точки крепления длинного вертикального участка часто применяют, поскольку накопленная тянущая нагрузка от веса висящего ниже кабеля там наибольшая.
• Для кабелей среднего напряжения в трилистниковой компоновке шаг клипс также нужно проверять по электродинамической силе короткого замыкания: более высокая ожидаемая мощность короткого замыкания требует меньшего шага клипс, чтобы предотвратить разброс кабелей при повреждении.

Практическая значимость для осмотра

При периодическом осмотре кабельной шахты или стояка целесообразно обращать внимание на:

• Провисание кабеля между двумя клипсами, что указывает на слишком большой шаг поддержки для фактического веса кабеля.
• Деформированную или порезанную оболочку в месте клипсы, что указывает на слишком туго затянутую или неправильно подобранную клипсу.
• Ослабленные или сместившиеся клипсы, особенно после короткого замыкания в другом месте установки — это может указывать на предыдущую электродинамическую нагрузку, которую клипса едва, или только что, выдержала.
• Отсутствующие клипсы в нижней части длинного вертикального участка, где накопленная нагрузка наибольшая.

Частые ошибки

1. Применение шага для горизонтального участка к вертикальному участку, тогда как собственный вес в шахте требует другого, часто меньшего, максимального шага.
2. Выбор кабельных клипс без учёта ожидаемой мощности короткого замыкания для кабелей среднего напряжения в трилистниковой компоновке, из-за чего клипса не способна выдержать короткое замыкание.
3. Путаница требований к тяговому усилию и радиусу изгиба при протяжке с требованиями к постоянной поддержке после монтажа — это две разные оценки по разным стандартам.
4. Отсутствие дополнительных клипс вблизи верхней точки крепления длинного вертикального участка, из-за чего накопленная нагрузка остаётся сосредоточенной в одной точке подключения.

Связанные материалы

• Протяжка кабелей — тяговое усилие и радиус изгиба
• Системы поддержки кабелей — кабельные лотки и лестницы
• Электродинамические силы при коротком замыкании — шинопроводы (IEC 60865-1)