«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
62
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
О взрывобезопасности
кабелей связи
Кабели связи — неотъемлемый атрибут современных промышленных объек-
тов повышенной опасности. На примере кабелей для информационных шин
систем автоматизации были выявлены перспективы совершенствования нор-
мативов, определяющих безопасность кабелей связи и промышленных объ-
ектов в целом.
Дмитрий ХВОСТОВ, генеральный директор ЗАО «СИМПЭК»,
Евгений ВИШНЯКОВ, старший преподаватель Озёрского филиала МИФИ
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
63
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
Рис. 1. Тональная карта напряжённости
электрического поля в сердечнике кабеля и тока
в его проводниках
Тёмные кривые — линии равного электрического и
магнитного потенциалов. Следует обратить внимание на
повышенную напряжённость электрического поля и плот-
ности тока возле вершин проволок, слабые искажения
поля дренажным проводником, изломы хода линий потен-
циала на границе изолятора и прозрачность проводников
для магнитного поля (39 кГц). Цифры около проводников
вверху — их номера. Цифры внутри жилы внизу слева —
номера проволок.
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
64
Рис. 2. Распределение токов (39 кГц) в жилах
со стальной центральной проволокой
или диэлектрическим корделем (ПВХ)
Следует обратить внимание на незначительное изме-
нение распределения магнитного поля и токов в перифе-
рийных проволоках.
Рис. 3. Распределение плотности тока (39 кГц)
вдоль диаметра жил
Гладкая кривая — для семипроволочной медной жилы,
не монотонная — для медной жилы с центральной сталь-
ной проволокой. Следует обратить внимание на практиче-
ски нулевую плотность тока в стальной проволоке и обрат-
ный знак тока в центральных областях жилы.
Медная жила
Кордель в центре
Сталь в центре
Проволока
Re
Im
Re
Im
Re
Im
0
1,04920
-0,43340
0
0
0,03077
0,02642
1
-0,55246
1,5098
-0,53291
1,7498
-0,53684
1,7257
2
-0,56491
1,4819
-0,54500
1,7206
-0,55285
1,6972
3
-0,60012
1,4392
-0,57995
1,6755
-0,59565
1,6544
4
-0,61983
1,4241
-0,59970
1,6592
-0,61932
1,6396
5
-0,59878
1,4384
-0,57853
1,6747
-0,59425
1,6534
6
-0,56274
1,4814
-0,54274
1,7202
-0,55058
1,6965
Табл. 2. Токи проволок жилы, А
0 — центральная проволока, 1 — ближайшая к оси кабеля (рис. 1, 2).
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
65
Центр, проволока
C, нФ/км
R, Ом/км
L, мГн/км
Z, Ом
V/c
Att, дБ/км
= 3,5
= 9,12 мм
*
медь
45,9
23,2
0,465
100,6
0,722
2,00
кордель
45,9
24,7
0,456
99,7
0,729
2,16
сталь
45,9
25,3
0,457
99,8
0,728
2,20
= 2,0
= 5,47 мм
медь
35,3
27,7
0,369
101,3
0,924
2,35
кордель
35,3
29,3
0,361
100,1
0,935
2,51
сталь
35,3
29,7
0,361
100,2
0,934
2,55
Табл. 3. Параметры экранированной пары с разным материалом центральной проволоки жил
*
диаметр жилы в изоляции.
W
0
-2%
-4%
-6%
-8%
-10%
-12%
-14%
-16%
-18%
-20%
K
вб
1,0
1,7
2,9
5,1
8,7
14,9
25,5
43,8
75,2
129
221
Табл. 4. Рост взрывобезопасности при снижении энергии искры
Рис. 4. Ёмкости двухпроводной симметричной
экранированной пары
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
66
Рис. 5. Рельеф электрического и магнитного
(внизу) потенциалов при расчёте ёмкостей
и индуктивностей, представленных на рис. 4
Рис. 6. Рельеф магнитного (вверху, середина) и
электрического (внизу) потенциала и тональные
карты распределений плотности тока
и напряжённости электрического поля в области
проволок жил и дренажа
Следует обратить внимание на «выталкивание» маг-
нитного поля из проводников с увеличением частоты,
сильное экранирование на частоте 1 МГц (и выше) и пол-
ное — для электрического поля.
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
67
Проводники
12
01
(01) 2
0 (12)
C, нФ/км
35,3
67,4
67,5
129,0
R, Ом/км
0,590
0,381
0,306
0,157
L, мГн/км
0,369
0,191
0,188
0,097
Z, Ом
102,3
53,2
52,8
27,4
V/с
0,713
0,717
0,716
0,720
Att, дБ/км
2,35
2,24
2,12
2,24
CU
2
/2 Д
0,027
0,052
0,052
0,099
LJ
2
/2 Д
0,256
0,133
0,135
0,068
W, мДж
0,283
0,185
0,186
0,167
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
68
Табл. 6. Зависимость энергии полевой шины
(Д = 5 км) от волнового сопротивления её кабелей
Z, Ом
120
100
80
Z
опт
W, мДж
0,136
0,127
0,121
0,092
Обрыв,
м/с
W
p
,
мДж
показатель взрывобезопасности
К
вб
для 7,1%
этиленовоздушной смеси
7,9
0,115
0,007
0,06
0,24
220
4,0
0,135
0,8
5,0
16,4
5 10
3
2,0
0,200
6 10
3
2 10
4
4 10
4
2 10
6
Рис. 7. Зависимость оптимального волнового
сопротивления кабеля связи от рабочего
тока для разных напряжений
(числа около кривых, В)
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
«КАБЕЛЬ-news», № 2, 2011, www.kabel-news.ru
69
Актуально
ÊÀÁÅËÈ ÑÂßÇÈ
Оригинал статьи: О взрывобезопасности кабелей связи
Кабели связи — неотъемлемый атрибут современных промышленных объектов повышенной опасности. На примере кабелей для информационных шин систем автоматизации были выявлены перспективы совершенствования нормативов, определяющих безопасность кабелей связи и промышленных объектов в целом.
