Концентричні (PEN) кабелі — хвилястий концентричний провідник як суміщений нуль-і-земля, і чому це не екран

Гід із броні кабелю як захисного провідника описує використання сталевої дротяної броні як провідника PE, а гід із заземлення екрана кабелю описує заземлення металевого екрана з одного чи двох боків. Ця стаття присвячена конструкції, яка зовні схожа, але функціонально слугує іншій меті: концентричний провідник, наявний на нідерландських підземних низьковольтних вводових кабелях, зазвичай позначуваних NAYCWY чи NYCWY, де "C" вказує на концентричний провідник, а "W" — на його характерну хвилясту (golf) форму.

Що являє собою концентричний провідник насправді

Навколо ізольованої фазної жили (жил) концентричного кабелю наноситься шар мідних дротів не прямо вздовж осі кабелю і не у вигляді простого спірального обмотування, а спресований у хвилястий візерунок: кожен дріт слідує синусоїдальним шляхом навколо окружності, рухаючись вздовж довжини кабелю. Ця хвиляста форма обрана навмисно — вона надає шару концентричного провідника значну поздовжню еластичність, тож при згинанні, натягуванні кабелю чи термічному розширенні й стисканні протягом терміну служби концентричні дроти можуть згинатися без наклепу й втомного розтріскування, як це відбувалося б у прямого чи туго намотаного спірального шару. Хвилястий концентричний провідник розташований під зовнішньою оболонкою з ПВХ чи ПЕ і розрахований на безперервну передачу повного суміщеного нульового-і-захисного (PEN) робочого струму, а не лише короткочасного струму короткого замикання.

Чому він функціонує як провідник PEN, а не як екран

Це момент, який найлегше сплутати з екраном кабелю чи шаром броні, що використовується як PE: екран (як у гіді із заземлення екрана кабелю) — це передусім електромагнітний/електростатичний керувальний шар, що зазвичай несе лише ємнісний зарядний струм і струм пошкодження, і заземлюється з одного чи обох боків залежно від обраної стратегії екранування. Сталева дротяна броня (як у гіді із броні кабелю як захисного провідника) може використовуватися як провідник PE, але не розрахована на передавання також звичайного навантажувального нульового струму. Концентричний провідник у PEN-кабелі відрізняється знову: це суміщений нульовий-і-захисний (PEN) провідник для кола, що означає, що він несе повний небалансний нульовий струм за нормальних умов навантаження, окрім функціонування як шлях повернення при замиканні на землю. Його переріз, отже, обирається як частина електричного розрахунку кабелю відповідно до вимог до струмонесучої здатності фазних провідників за IEC 60502-1, а не просто розраховується як шлях відключення пошкодження, як це було б для вирівнювального провідника.

Наслідки для вибору перерізу та перевірки цілісності

Оскільки концентричний провідник є справжнім робочим провідником PEN, його переріз вказується в паспорті кабелю поряд із перерізом фазних провідників, а концентричні провідники зменшеного перерізу (менші за фазні провідники) допустимі лише там, де і розрахунковий струм, і стійкість до струму пошкодження були перевірені для зменшеного розміру, відповідно до загальних правил вибору перерізу провідника PEN у NEN 1010 §543.4. Перевірка цілісності концентричного провідника по всій довжині кабелю та в кожній муфті й на кожному наконечнику — це не факультативна процедура обслуговування, а пряма вимога безпеки, оскільки обрив концентричного провідника одночасно перериває шлях повернення нульового струму та шлях захисту від замикання на землю для всього, що розташоване нижче за колом від цієї точки, на відміну від обриву екрана (який здебільшого впливає на поведінку при ЕМС/струмі пошкодження) чи обриву броні-провідника PE, прокладеного паралельно з окремим нульовим провідником.

Практична значущість

Під час роботи з вводовими кабелями типу NAYCWY/NYCWY правильна ідентифікація концентричного провідника як несучого навантаження провідника PEN — замість того, щоб розглядати його як екран, який можна безпечно залишити непід'єднаним з одного боку з міркувань ЕМС, чи як шар броні-PE, важливий лише при пошкодженні, — необхідна під час вибору комплектів муфт, під час перевірки заземлення/вирівнювання біля лічильникової шафи та під час періодичного огляду, коли цілісність і збереження перерізу концентричного шару мають бути підтверджені, а не прийняті на віру лише за позначенням типу кабелю.

Часті помилки

1. Ставлення до концентричного провідника як до екрана ЕМС і залишення його непід'єднаним з одного боку "щоб уникнути контурів заземлення", що порушує функцію PEN, від якої установка фактично залежить для повернення нульового струму та захисту від замикання на землю.
2. Припущення, що переріз концентричного провідника завжди дорівнює перерізу фазних провідників без перевірки конкретного паспорта кабелю, тоді як існують варіанти зі зменшеним перерізом, що мають інші обмеження щодо струмонесучої здатності та стійкості до пошкодження.
3. Пропуск перевірки цілісності концентричного провідника в муфтах і на наконечниках, виходячи з припущення, що "це як броня" і важливо лише при пошкодженні, тоді як насправді він також несе безперервний нульовий струм за нормальної роботи.
4. Плутанина хвилястого (golf) візерунка зі звичайним скручуванням, при цьому упускається, що хвилястий візерунок існує спеціально для надання механічної гнучкості концентричному шару, що впливає на техніку ремонту й муфтування порівняно з прямо покладеним концентричним чи плетеним екраном.

Пов'язані матеріали

• Бронований кабель — броня як захисний провідник
• Заземлення екрана кабелю — з одного боку чи з двох боків
• Опір і реактивний опір кабелю (R/X) — розрахунок падіння напруги
• Заземлення/вирівнювання кабельних лотків — металеві кабельні лотки