Нормативы для греющих кабелей

Кабельный обогрев — Правила устройства электроустановок, электрооборудование специальных установок

9. УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КАБЕЛЬНОГО ОБОГРЕВА

9.1. Область применения

9.1.1. Требования данного раздела распространяются на стационарные установки электрического кабельного обогрева (далее ЭКО) различного назначения напряжением до 1000 В, в которых в качестве элемента, излучающего тепло, применяются специальные электрические кабели, рассчитанные на температуру нагревания жилы до +100°С. Требования данного раздела распространяются на все элементы установок ЭКО, предназначенных для: обогрева помещений различного назначения (кроме складских помещений категории А, Б, В согласно ОНТП-24); при размещении нагревательных кабелей в ограждающих строительных конструкциях; обогрева для предотвращения обмерзания кровель, лестниц подземных переходов, открытого и закрытого грунта (открытые и закрытые спортивные сооружения, улицы, дороги, теплицы и т.п.).

9.1.2. Требования данного раздела не распространяются на установки электрического обогрева для технологических нужд, за исключением теплиц и спортивных сооружений.

9.1.3. Установки электрического кабельного обогрева и электротехническое оборудование, применяемое в них, кроме требований данного раздела должны отвечать требованиям разделов 1-5 данных Правил и глав 1-6 ПУЭ.

9.2. Термины и определения

9.2.1 Установка электрического кабельного обогрева – совокупность функционально связанных между собой нагревательных кабелей, электротехнических изделий общего назначения, кабельных линий и электропроводок дли внешнего соединения нагревательных секций с сетью питания.

9.2.2. Нагревательный кабель — кабельное изделие, претворяющее электрическую энергию в тепловую с целью нагрева.

9.2.3. Кабельная нагревательная секция — секция с тепловыделяющим элементом в виде нагревательного кабеля.

9.2.4. Монтажные концы — элемент нагревательной секции, выполненный из установочного силового кабеля или провода и предназначенный для соединения нагревательного кабеля секции с сетью электрического тока.

9.2.5. Соединительная муфта — элемент кабельной нагревательной секции, предназначенный для электрического и механического соединения нагревательного элемента с монтажными концами или нагревательных элементов между собой с герметизацией и механической защитой места соединения.

9.2.6. Концевая муфта — элемент кабельной нагревательной секции, предназначенный для электрического и механического соединения нагревательных жил с токопроводящими жилами или нагревательных жил между собой с герметизацией и механической защитой места соединения или только для герметизации конца секции нагревательного кабеля, к которому не присоединены монтажные концы.

9.2.7. Саморегулирующийся кабель — кабель, который по своей конструкции обладает способностью уменьшать свое тепловыделение до достаточно низкого значения при повышении температуры окружающей среды.

9.3. Общие требования

9.3.1. Питание установок ЭКО необходимо выполнять от сети напряжением 380/220 В с системой заземления TN-S или TN-C-S, рассчитанной на нагрузку от установок ЭКО как от токоприемников с постоянно действующей номинальной мощностью.

9.3.2. Распределительная сеть, аппаратура управления и защиты установок ЭКО должна иметь длительно допустимый ток не менее 125% номинального тока нагрузки.

9.3.3. В групповых сетях установок ЭКО ток фазы не должен превышать 30 А независимо от количества ответвлений.

9.3.4. В установках ЭКО необходимо применять терморегуляторы для поддержания заданного температурного режима. Температура на поверхности установок ЭКО не должна превышать значений, установленных СНиП 2.04.05.

9.3.5. В распределительных сетях установок ЭКО необходимо применять трех- и пятипроводные линии.

9.3.6. Для электроаккумуляционного обогрева полов необходимо применять две рабочие независимые одна от другой установки ЭКО.

Управление одной из них (базовой) должно выполняться автоматическими устройствами согласно техническим условиям электроснабжающей организации.

9.4. Выбор и прокладка электронагревательных элементов

9.4.1. В установках ЭКО, как правило, необходимо применять экранированные нагревательные кабели.

9.4.2. В установках ЭКО, при эксплуатации которых кабельные нагревательные секции могут подвергаться значительным механическим воздействиям, необходимо применять бронированные нагревательные кабели или кабели с повышенной механической прочностью.

9.4.3. При укладке кабельных нагревательных секций в бетон или цементно-песчаный раствор необходимо применять экранированные или неэкранированные нагревательные кабели с мощностью тепловыделения соответственно не более 50 Вт/м и 20 Вт/м.

9.4.4. При прокладке кабельных нагревательных секций между деревянными строительными конструкциями необходимо применять секции с одножильными экранированными нагревательными кабелями мощностью тепловыделения не более 10 Вт/м.

9.4.5. Нагревательный кабель, прокладываемый открыто на кровлях, должен быть стойким к воздействию прямых солнечных лучей.

9.4.6. Нагревательный кабель, укладываемый в литой асфальт, должен выдерживать повышенную температуру окружающей среды +250°С на период его укладки.

9.4.7. Запрещается на элементах кровли, где возможно скопление листьев и мусора, а уборка мусора затруднена, применять нагревательный кабель постоянной мощности. В этих случаях следует применять саморегулирующийся кабель.

9.4.8. Нагревательные кабели, которые могут испытывать воздействие агрессивных сред, должны иметь соответствующую защиту

9.4.9. Нагревательный кабель необходимо прокладывать по всей длине в среде, однородной по своим теплопроводящим способностям.

9.4.10. Запрещается при прокладке кабельных нагревательных секций изменять (укорачивать) длину нагревательного кабеля.

9.4.11. Расстояние между соседними трассами нагревательного кабеля в полу, потолке или стенах не должно быть меньше 25 мм между центрами.

9.4.12. Расстояние от нагревательных кабелей до установочной электроаппаратуры (розетки, выключатели, осветительная арматура) должно быть не менее 200 мм.

9.4.13. При прокладке кабельных нагревательных секций в полу их перекрещивание с силовыми кабелями и групповыми сетями разрешается при следующих условиях:

1. силовые кабели прокладываются в трубах ниже нагревательных на расстоянии не менее 50 мм;
2. силовые кабели должны выбираться с учетом дополнительного нагрева (температура окружающей среды +50°С).

9.4.14. При прокладке кабельных нагревательных секций на потолках или в стенах они не должны перекрещиваться с силовыми кабелями, не относящимися к ним.

9.4.15. В установках ЭКО для обогрева помещений кабельные нагревательные секции следует, как правило, прокладывать в пределах одного помещения. Допускается использовать одну нагревательную секцию для обогрева не более двух смежных помещений с одинаковыми условиями теплоотдачи. Под перегородкой, разделяющей помещения, нагревательный кабель может проходить не более двух раз, и в таком случае должен быть замурован цементно-песчанным раствором толщиной не менее 20мм.

9.4.16. При прокладке в помещении более одной кабельной нагревательной секции нагревательные кабели каждой секции следует крепить отдельными элементами крепления.

9.4.17. Запрещается прокладка нагревательных кабелей через температурные швы.

9.4.18. При применении установок ЭКО для обогрева потолков все элементы конструкции под несущими перекрытиями должны быть из нетоковедущих материалов, за исключением элементов для подвешивания потолков, шурупов, болтов, скоб, зажимов и т.п. Расстояние между этими токопроводящими элементами и нагревательными кабелями должно быть не менее 30 мм.

9.4.19. Электропроводка, находящаяся над подогреваемым потолком, должна иметь расстояние от потолка не менее 50 мм и ее рабочий режим следует рассчитывать, как режим при температуре воздуха + 50°С.

9.4.20. При укладке кабельных нагревательных секций в бетон соединительные муфты и не менее 100 мм монтажных концов следует закладывать в бетон или цемент таким же способом, что и нагревательный кабель.

9.4.21. Распределительные коробки для подвода питания к нагревательным секциям следует устанавливать максимально приближенными к нагревательным кабелям.

9.4.22. В распределительные коробки необходимо закладывать не менее 150 мм свободной длины монтажных концов с их маркировкой.

9.5. Защитные меры безопасности

9.5.1. Нагревательный кабель не должен создавать опасность загорания окружающей среды. В условиях нормальной эксплуатации нагревательный кабель не должен нагревать предметы, изготовленные из горючих материалов, до температуры выше +80°С.

9.5.2. Для защиты от пожара необходимо применять автоматические ограничители температуры. Допускается не применять автоматические ограничители температуры при монтаже нагревательного кабеля в огнестойкой среде (например, кабель, залитый бетоном); применении нагревательного саморегулирующегося кабеля.

9.5.3. В установках ЭКО необходимо применять УЗО с номинальным дифференциальным током срабатывания не более 30 мА. Допускается применение УЗО с номинальным дифференциальным током срабатывания до 100 мА в случаях, когда естественный дифференциальный ток утечки нагревательных секций превышает 10 мА (исключение – пункт 9.5.4).

9.5.4. Запрещается применять УЗО с номинальным дифференциальным током срабатывания более 30 мА в таких случаях: нагревательные кабели доступны касания (например, для обогрева водосточных труб и желобов); нагревательные кабели применяются для обогрева помещений жилых, общественных, сельскохозяйственных зданий и сооружений, помещений со взрывоопасными зонами; нагревательные кабели не имеют металлической оболочки (экрана) или присоединены к электросети через розетку с вилкой.

9.5.5. Соединение с электрической сетью с помощью штепсельной вилки допускается только для нагревательных саморегулирующихся кабелей.

9.5.6. Допускается применять один УЗО на группу кабельных нагревательных секций (групповой УЗО). В таких случаях каждую кабельную нагревательную секцию надо защищать отдельным автоматическим выключателем.

9.5.7. Металлическую оболочку (экран) нагревательных кабелей следует присоединять к защитному РЕ проводнику распределительной сети установок ЭКО с обеих сторон с помощью зажима или болта.

9.5.8. При применении нагревательного кабеля без металлической оболочки (экрана) над ним следует укладывать металлическую рулонную сетку с размером ячеек 50 х 50 мм и подключать к системе уравнивания потенциалов.

9.5.9. На всех объектах, оснащенных установками ЭКО, надо устанавливать хорошо видимые предупреждающие таблички.

Источник

Стандарты качества саморегулирующегося греющего кабеля

Существуют правила проведения испытаний нагревательных кабелей, изложенные в Национальном стандарте РФ «ГОСТ Р МЭК 60800-2012» , принятом Международной электротехнической комиссией, которые регламентируют технологию проведения исследований качества данной продукции. Согласно ГОСТу определяются электротехнические характеристики кабеля, требования к конструкции, теплостойкости, влагостойкости и прочее.

«Эффект старения» матрицы саморегулирующегося кабеля (и срок службы соответственно) не является стандартизированной характеристикой, и исследуется производителем для определения фактического срока службы изделия. Таким образом, производитель вправе не предоставлять органам по сертификации информацию о подобных исследованиях, как и состав саморегулирующей матрицы, объявляя данную информацию коммерческой тайной.

Тип применяемого нагревательного кабеля зависит в первую очередь от назначения и области его применения. Так для систем обогрева кровли, открытой площадки или трубопровода предъявляются различные технические требования, и соответственно к нагревательному кабелю, входящему в состав этих систем, тоже. Это могут быть температурные характеристики кабеля, материал внешней оболочки, сечение токоведущих жил, механическая защита и т.д.

Эксплуатационные свойства греющего кабеля

При выборе производителя качественного саморегулирующегося кабеля в первую очередь важны следующие эксплуатационные свойства:

1. Надежность конструкции кабеля . От качества конструкции кабеля напрямую зависит его надежность. Так, например, компонентный состав матрицы определяет нагревательную способность кабеля, сечение токоведущих жил максимальную длину нагревательной секции. В составе внутренней и внешней оболочек греющего кабеля используются различные материалы, которые применяет производитель при его изготовлении. Они имеют различное качество, форму, механические свойства, электрические параметры и т.д. Эти параметры во многом определяет надежность и эффективность работы системы обогрева в целом.
2. Долговечность или срок службы . Данный параметр зависит от качества полупроводниковой матрицы, исходного сырья из которого она изготовлена. Качество матрицы определяет сопротивление кабеля в «холодном» и «горячем» состоянии, коэффициент пускового тока кабеля, максимальную температуру нагрева, скорость нагрева и т.д. Кроме того, длительность срока службы кабеля определяет и технология изготовления каждого компонента кабеля (токоведущие жилы, матрица, оболочки, оплетка и т.д.). Качество каждого компонента контролируется на всех этапах производства кабеля.
3. Безопасность . Существуют единые требования к производству электротехнических изделий, в том числе и кабельной продукции. Наличие сертификатов, имеющих действие на территории РФ и соответствующих назначению системы (например, сертификат взрывозащиты) – необходимое условие использования саморегулирующегося кабеля на объектах бытового, коммерческого и промышленного назначения.

Стандартные характеристики саморегулирующегося греющего кабеля

Сечение токопроводящей жилы

Согласно стандартам МЭК, токоведущая жила должна быть изготовлена из металла с низким электрическим сопротивлением и выдерживать большие механические и температурные нагрузки. В качестве материала токоведущей жилы обычно используется медь. В большинстве случаев медный проводник дополнительно покрывают защитным слоем (например, оловом), защищающим от коррозии. Рабочая температура защитного покрытия жил из меди должна соответствовать рабочей температуре самого проводника.

Площадь сечения токопроводящей жилы влияет на максимальную длину отрезка греющего кабеля. Чем больше площадь сечения, тем больше максимальная длина секции. В качественных системах обогрева применяется кабель с диаметром греющей жилы от 0,8мм2.

Материал полупроводниковой матрицы

Это смесь частиц углерода с полимерами, обладающая положительным температурным коэффициентом (PTC). Данное свойство характеризуется тем, что при увеличении температуры электрическое сопротивление матрицы увеличивается. Способность саморегуляции греющего кабеля зависит от свойства материала матрицы изменять свое электрическое сопротивление в зависимости от внешней температуры. Изменение сопротивления происходит в результате изменения количества связей между частицами углерода под действием температуры.

Качество материала матрицы определяет:

Срок службы греющего кабеля

Существует такое понятие как «старение матрицы», или её деградация вследствие потери стабильности связей частиц углерода. При множественном количестве циклов включения-выключения греющего кабеля происходят необратимые изменения свойств материала, а именно – снижение мощности нагревательного кабеля. При этом нагрев на разных участках кабеля будет осуществляться неравномерно.

На стабильность свойств матрицы влияет качество состава смеси углерода и полимера: химический состав смеси, наличие компонентов и стабилизаторов, придающих определенные свойства матрице (сильная или слабая зависимость сопротивления матрицы от температуры, температурная стойкость и т.д), однородность состава, способ нанесения материала на токоведущие жилы и так далее.

При низком качестве матрицы её деградация происходит в течение первых 2-3 лет использования греющего кабеля, и его мощность постепенно снижается от первоначальных значений на 30-50%. При дальнейшем использовании такого кабеля мощность падает вплоть до нуля.

Чтобы компенсировать данный эффект, при производстве часто закладываются более высокие номинальные мощности саморегулирующегося кабеля, чтобы в процессе эксплуатации они как можно дольше соответствовали заявленным значениям.

Существует международный стандарт IEEE515 , регламентирующий тестирование саморегулирующихся нагревательных кабелей. Согласно данному стандарту исследуемые образцы (3 отрезка минимум 60см) тестируются не менее 5376 часов с 15-минутным циклом с 8-часовым увеличением температуры. При этом фиксируются все отклонения от заявленных значений мощности и температуры нагрева кабеля, а данные заносятся в протокол испытаний.

В качестве подтверждения заявленных характеристик покупатель в праве потребовать протокол испытаний саморегулирующегося кабеля.

Сопротивление при низких температурах (пусковые токи)

Пусковой (стартовый) ток саморегулирующегося кабеля – это ток, возникающий при включении (разогреве) кабеля. В первые секунды после включения греющего кабеля в сеть его ток достигает своего максимального значения, затем в течение первой минуты происходит его быстрый спад, далее спадает более медленно и приходит к номинальному значению примерно через 5 минут. В данный промежуток времени мощность кабеля возрастает в 2-6 и более раз в зависимости от типа кабеля и его производителя .

Стартовый ток зависит от температуры окружающей среды в момент запуска. Поэтому саморегулирующийся кабель испытывается в том числе при температурах, близких к минимальным, но разрешенным для эксплуатации. Более качественный кабель имеет невысокие значения пускового тока. Производители греющего кабеля постоянно работают над снижением этого параметра, так как он напрямую влияет на срок службы кабеля, а также на стоимость системы обогрева в целом.

Системы обогрева на основе кабеля с большим пусковым током приходится комплектовать пускозащитной аппаратурой с увеличенным номиналом тока, питающим кабелем большего сечения, большим количеством соединительных коробок и т.д. При этом следует учитывать, что стоимость силовой части и автоматики управления увеличивается на 30-40%.

Время выхода на рабочую мощность

Это период, за который пусковой ток достигает номинального (рабочего) значения. От продолжительности данного периода зависит экономическая эффективность работы системы, а также интенсивность теплового воздействия на полупроводниковую матрицу кабеля. У большинства производителей время выхода греющего кабеля на рабочую мощность составляет от 3 до 5 минут .

Изоляционные оболочки

Изоляция греющего кабеля защищает полупроводниковую матрицу от неблагоприятных внешних условий. В качестве внутренней изоляции чаще всего используют полиэфирные составы, которые обладают достаточной прочностью и эластичностью, а также электрическим сопротивлением более 100 МОм/м.

Испытывается изоляционная оболочка в лабораторных условиях. На кабель подается напряжение 2000В переменного тока в течение 5 минут (ГОСТ).

Термостойкость изоляции тестируется при температуре на 20С больше от максимальной температуры, заявленной производителем. По ГОСТУ усадка кабеля после тестирования должна составлять не более 4% (130С в теч. часа).

Способ нанесения изоляции должен обеспечивать равномерную толщину по всей длине кабеля и исключать возникновение пузырьков воздуха и иных внутренних напряжений.

Экранирующая оплетка

Необходима при эксплуатации кабеля на открытом воздухе (кровля, водосточная система, ливневая канализация), а также на тех объектах, где предъявляются повышенные требования к нагревательному кабелю (обогрев промышленных трубопроводов, резервуаров и т.д.). Оплетка чаще всего выполняется из равномерно наложенных луженых медных проволок вокруг поверхности греющего кабеля. Электрическое сопротивление оплетки не должно превышать сопротивление жилы нагревательного кабеля. Конструкция оплетки должна исключать попадание сквозь неё элементов более 1мм в диаметре.

Материал внешней изоляции

При различных условиях эксплуатации применяется соответствующая оболочка греющего кабеля.

При закрытой прокладке кабеля, например, под теплоизоляцией, применяют оболочку из полиолефина (термопласта). Данный материал обладает необходимыми характеристиками обеспечивающими защиту кабеля, смонтированного под теплоизоляцией, где опасность механического повреждения не так высока. Он обладает достаточной прочностью и гибкостью при экстремальных температурах, стабильностью, а также хорошими диэлектрическими показателями. Допускается его контакт с водой без ухудшения основных свойств.

На открытом воздухе для нагревательного кабеля используется оболочка стойкая к UV-излучению. Материал оболочки содержит диспергированную углеродную сажу (минимум 2%). Благодаря данному компоненту оболочка саморегулирующегося кабеля не растрескивается под действием прямых солнечных лучей.

В качестве испытания кабель подвергается воздействию UV-лучей 2000 часов при T 50-60С и далее замораживается, а затем проводится испытание на изгиб. Считается, что кабель успешно прошел испытания, если сопротивление его изоляции осталось в норме, и отсутствуют следы повреждения наружной оболочки. Кабели, которые эксплуатируются во влажных условиях, дополнительно испытываются путем погружения их в водную среду при температуре +10..+25С в течение 336 часов.

Для объектов, где присутствует химически агрессивная среда, применяется оболочка из фторполимера. Данный материал обладает повышенной химической стойкостью практически ко всем видам агрессивных сред. Кроме того, данный материал способен выдержать более высокие температуры эксплуатации вплоть до +250С, и поэтому он нашел широкое применение при производстве внешней оболочки высокотемпературных нагревательных кабелей. Кабель в оболочке из фторполимера ввиду высокой устойчивости его оболочки можно использовать для внутреннего обогрева труб с питьевой водой или пищевыми продуктами, что подтверждается санитарно-гигиеническим свидетельством (сертификатом).

Вывод

Как видно качество нагревательного кабеля во многом зависит от исходных компонентов, входящих в его состав, технологичности производства, требуемых эксплуатационных свойств. В настоящее время не существует государственных стандартов, жестко регламентирующих определенные показатели, которые бы характеризовали качество производимого греющего кабеля.

Каждый производитель решает сам, что, по его мнению, можно считать качественной продукцией. Единственное что подлежит контролю со стороны государства – это соответствие нагревательного кабеля сертификатам о безопасности электрооборудования, безопасности использования во взрывоопасных зонах и других.

Данные сертификаты регламентируют безопасность использования нагревательных кабелей, но не отвечают за потребительские его свойства. Однако наличие у производителя кабеля таких сертификатов говорит о том, что он дорожит своей продукцией и делает все возможное, чтобы улучшить ее потребительские свойства.

Источник