Матеріал ізоляції кабелю: ПВХ порівняно зі ЗПЕ/EPR — робоча температура, температура короткого замикання та вплив на струмове навантаження

Посібник про позначення типу кабелю розглядає, як читаються літери на маркуванні кабелю (зокрема Y — ізоляція жил з ПВХ, та X — ізоляція жил зі ЗПЕ). Ця стаття розглядає базову фізичну властивість, що стоїть за цими літерами: чому саме матеріал ізоляції визначає максимальну робочу температуру жили, і які практичні наслідки це має для струмового навантаження кабелю.

Температурні класи: 70°C та 90°C

Згідно з IEC 60502-1 (та заснованими на ньому європейськими специфікаціями кабелів), для найпоширеніших матеріалів ізоляції кабелів діє таке:

• ПВХ (полівінілхлорид, позначення Y): розрахований на максимальну тривалу робочу температуру жили 70°C.
• ЗПЕ/XLPE (зшитий поліетилен, позначення X) та EPR (етилен-пропіленова гума): розраховані на максимальну тривалу робочу температуру жили 90°C.

Ця різниця у 20°C є прямою причиною того, чому кабель з ізоляцією зі ЗПЕ або EPR за однакового перерізу жили може нести значно більший струм, ніж кабель з ізоляцією з ПВХ: як правило, порядку на 18-22% вищого струмового навантаження, залежно від способу прокладання та умов навколишнього середовища (див. посібник про переріз жили та струмове навантаження для повної табличної методики).

Температура короткого замикання: окрема, вища межа

Окрім тривалої робочої температури, кожен матеріал ізоляції має також окрему, значно вищу температуру короткого замикання — максимальну температуру, яку ізоляція може витримати протягом короткого часу (як правило, не більше 5 секунд) без незворотного пошкодження, що використовується при визначенні мінімального перерізу жили, стійкого до короткого замикання (див. [посібник про захист від коротких замикань §434](/guides/nen-1010/kortsluitbeveiliging-434)):

• ПВХ: приблизно 140-160°C температури короткого замикання.
• ЗПЕ/EPR: приблизно 250°C температури короткого замикання.

Тут діє той самий принцип: чим вища допустима температура короткого замикання, тим більше теплової енергії може поглинути ізоляція жили під час короткого замикання до пошкодження — цей чинник безпосередньо входить у розрахунок k²S² (адіабатична формула короткого замикання) для мінімального перерізу жили.

Чому вищий температурний клас не є автоматично "кращим"

Попри сприятливіше струмове навантаження та температуру короткого замикання у ЗПЕ/EPR, ПВХ залишається стандартним, правильним вибором у багатьох застосуваннях: ПВХ, як правило, дешевший, гнучкіший під час монтажу низьковольтної проводки в житлових і комерційних будівлях, а межі 70°C цілком достатньо для більшості звичайних кіл. ЗПЕ/EPR застосовується переважно там, де потрібне вище струмове навантаження за обмежених розмірів кабелю (наприклад, підземні кабелі середньої напруги або сильно навантажені низьковольтні кола в обмеженому кабельному лотку), або там, де температура навколишнього середовища вже висока.

Практична значущість

При оцінці чи заміні кабелю температурний клас матеріалу ізоляції (визначений за позначенням Y/X, див. посібник про позначення типу кабелю) необхідно враховувати як у розрахунку струмового навантаження, так і в розрахунку короткого замикання — кабель з ПВХ не можна "замінити" без перерахунку кабелем зі ЗПЕ того самого номінального перерізу, вважаючи, що це завжди рівноцінний чи кращий вибір (і навпаки: струмове навантаження, розраховане для ЗПЕ, не можна застосовувати до кабелю з ПВХ).

Типові помилки

1. Використання таблиці струмового навантаження для ЗПЕ стосовно кабелю з ізоляцією з ПВХ (або навпаки) — це призводить до завищення чи заниження допустимого струму приблизно на 18-22%.
2. Припущення, що ЗПЕ/EPR завжди є "кращим" вибором для будь-якого застосування без урахування вартості, гнучкості під час монтажу та того, чи справді потрібен вищий температурний клас для конкретного застосування.
3. Плутанина між температурою короткого замикання та тривалою робочою температурою у розрахунку k²S² — це дві окремі граничні величини для кожного матеріалу ізоляції, невзаємозамінні.
4. Неперевірка буквеного позначення Y/X на маркуванні кабелю під час з'єднання ділянок кабелю чи підключення до наявної проводки з іншим матеріалом ізоляції, через що найслабша ланка (зазвичай ділянка з ПВХ) фактично визначає температурну межу всього кола.

Пов'язані матеріали

• Позначення типу кабелю — VOB, XVB, YMvK
• Переріз жили та струмове навантаження
• Захист від коротких замикань — §434
• Безгалогенні кабелі (LSZH)