Сталева броня кабелю як захисний провідник — чому переріз самої брони потрібно перевіряти окремо

Гід про одножильні кабелі та вихрові струми в сталевій гермопанелі розглядає, чому одножильний бронований кабель не рекомендується для змінного струму через нагрів від вихрових струмів у сталевій броні. Ця стаття розглядає інше, часто запитуване питання щодо тієї самої брони: чи може сталева броня багатожильного бронованого кабелю слугувати захисним провідником, і якщо так, то за яких умов.

Броня як захисний провідник допустима, але не автоматично

Багатожильний бронований кабель (наприклад, ВБШв) має сталеву дротяну чи стрічкову броню, яка охоплює весь кабель. У багатожильного кабелю — на відміну від одножильного — вихрострумової проблеми немає, оскільки броня охоплює всі фазні провідники та нейтраль разом, а результуючий магнітний потік крізь броню за збалансованого навантаження близький до нуля. Тому броня в принципі може слугувати захисним провідником (PE) або його частиною, подібно до екрана кабелю, який використовується як поєднаний екран-і-захисний-провідник (див. також гід про заземлення екрана кабелю для подібного питання щодо екранів, а не брони). Однак це не відбувається автоматично: §543.1 (IEC 60364-5-54) вимагає, щоб будь-який провідник, який слугує захисним, було перевірено — або розрахунком за адіабатичним методом, або випробуванням — на достатність перерізу для очікуваного струму замикання на землю та часу відключення.

Чому k-фактор сталі — суть проблеми

Адіабатична формула (§543.1.2) має вигляд S = √(I²·t) / k, де k — матеріальна константа, яка відображає теплоємність провідника та допустиме підвищення температури. Для мідних захисних провідників k зазвичай лежить у діапазоні приблизно від 115 до 143, залежно від типу ізоляції та контакту провідника з ізоляційним матеріалом. Для сталі k-фактор значно нижчий — сталь має меншу об'ємну теплоємність відносно своєї провідності та вищий питомий опір, ніж мідь. У результаті сталева броня із зовні внушливим перерізом фактично має значно меншу захисну здатність, ніж мідний провідник порівнянного перерізу, за однакового струму замикання на землю та часу відключення. Тому переріз брони необхідно явно розраховувати або перевіряти випробуванням, а не припускати за видимим розміром дротів брони.

Кабельний ввід: водночас механічний і електричний вузол

Друга умова — правильне заведення брони на кожному вводі кабелю. Придатний кабельний ввід для бронованого кабелю (наприклад, ввід із затискним кільцем та ущільнювальною шайбою, спеціально призначений для бронованого кабелю) механічно затискає дроти брони між внутрішнім і зовнішнім компонентом і водночас забезпечує електричний контакт між бронею та металевим корпусом чи заземлювальною клемою. Якщо натомість використовується звичайний кабельний ввід, який ущільнює лише зовнішню оболонку, броня виявляється механічно присутньою, але ненадійно з'єднаною електрично — внаслідок чого броня фактично не утворює придатного захисного провідника, незалежно від розрахованого перерізу. У місці муфти чи відгалуження має зберігатися та сама безперервність, наприклад за допомогою заземлювальної плетінки, яка перемикає броню з обох боків муфти.

Практична значущість

При оцінці наявної установки, де броня слугує єдиним захисним провідником — без окремої зелено-жовтої жили — необхідно перевірити, що (1) вводи з обох боків придатні для бронованого кабелю та дійсно затискають броню, (2) переріз брони перевірено відносно струму замикання на землю та часу відключення відповідного кола з використанням правильного k-фактора для сталі (див. також гід про захист від короткого замикання про зв'язок між часом відключення та характеристикою захисного апарата), і (3) безперервність присутня в кожній муфті чи відгалуженні. Якщо хоча б одного з цих елементів бракує, замість покладання на броню слід прокласти окремий захисний провідник (див. також гід про вибір перерізу захисного провідника про загальні правила вибору перерізу).

Часті помилки

1. Припущення, що броня придатна як захисний провідник без розрахунку її перерізу з k-фактором для сталі — номінальний переріз дротів брони сам по собі нічого не говорить про захисну здатність.
2. Використання звичайного кабельного вводу замість вводу для бронованого кабелю, через що броня механічно присутня, але ненадійно з'єднана електрично.
3. Відсутність безперервності в місці муфти чи відгалуження, через що захисний провідник фактично переривається в цій точці.
4. Ставлення до брони одножильного кабелю так само, як до брони багатожильного, тоді як для одножильного кабелю домінуючою проблемою є саме нагрів від вихрових струмів (див. гід про одножильні кабелі та вихрові струми).

Дивіться також

• Одножильні кабелі та вихрові струми в сталевій гермопанелі
• Заземлення екрана кабелю — одностороннє чи двостороннє
• Захист від короткого замикання §434
• Вибір перерізу захисного провідника