Technical Data для mining и tunnelling cables: буквенная кодировка, свойства материалов, радиусы изгиба, сопротивление, токовая нагрузка и причины отказов
Этот технический раздел объединяет letter coding of cable types, механические свойства изоляционных и оболочечных материалов по DIN VDE 0207, минимальные радиусы изгиба, сопротивление и токовые нагрузки проводников mining cables, корректирующие коэффициенты температуры, причины отказов tunnelling cables, типовые ошибки splice / termination и правила обращения с кабельными барабанами.
1. Letter coding of cable types
Буквенное обозначение типа кабеля представляет собой комбинацию букв по DIN VDE. Оно описывает конструкцию: стандартную базу, экраны, защитные проводники, оболочку, армирование, контрольные жилы, мониторинг, материалы изоляции и оболочки.
| Код | Оригинальное значение | Русское инженерное пояснение |
|---|---|---|
| N | Design according to the corresponding standard | Конструкция согласно соответствующему стандарту. |
| (N) | Based on standard | Основано на стандартной конструкции. |
| C | Metallic screen over the stranded cores or between the inner and outer sheath (shield) | Металлический экран поверх скрученных жил или между внутренней и наружной оболочкой. |
| CE | Metallic screen over the insulation of the outer conductors | Металлический экран поверх изоляции наружных проводников. |
| CG | Semiconductive non-metallic cover over the stranded cores or between the inner and outer sheath | Полупроводящее неметаллическое покрытие поверх скрученных жил или между оболочками. |
| CGE | Semiconductive non-metallic cover over the insulation of the outer conductors | Полупроводящее неметаллическое покрытие поверх изоляции наружных проводников. |
| FM | Telecommunication lines within the cable | Телекоммуникационные линии внутри кабеля. |
| HSS | Heavy duty cable type, screened with protective conductors | Тяжёлый кабельный тип, экранированный защитными проводниками. |
| K | Rubber cradle separator in the centre of the cables | Резиновый разделительный элемент в центре кабеля. |
| KON | Concentric protective conductor between the inner and outer sheath or concentric control/monitoring conductor | Концентрический защитный проводник между оболочками или концентрический контрольный / мониторинговый проводник. |
| LWL / FO | Cable includes Fibre-optic cores | Кабель включает оптоволоконные жилы. |
| Ö / OE | Oil-resistant outer sheath | Маслостойкая наружная оболочка. |
| R | Round wire reinforcement | Усиление круглой проволокой. |
| SE | Protective conductor symmetrically split over cores | Защитный проводник симметрично распределён по жилам. |
| SH | Heavy tough rubber-sheathed flexible mining-type cable, rough handling | Тяжёлый гибкий шахтный кабель с прочной резиновой оболочкой для грубого обращения. |
| SSH | Heavy tough rubber-sheathed flexible mining-type cable, rough handling | Тяжёлый гибкий шахтный кабель с особо прочной резиновой оболочкой для грубого обращения. |
| SHT | 1 kV reeling cable | Кабель для намотки на барабан, 1 kV. |
| SL | Control cable | Контрольный кабель. |
| ST | Control / Pilot cores within the cables | Контрольные / пилотные жилы внутри кабеля. |
| T | Reinforcement – Support element | Усиление или несущий элемент. |
| TM | Trailing cable for medium mechanical stresses | Trailing cable для средних механических нагрузок. |
| TS | Trailing cables – Heavy duty rubber insulated flex cable | Тяжёлый гибкий trailing cable с резиновой изоляцией. |
| U | Flame-retardant outer sheath according to EN 60332-1-2 | Наружная оболочка, не распространяющая горение по EN 60332-1-2. |
| ÜL / UEL | Monitoring conductor within the cable | Мониторинговый проводник внутри кабеля. |
| W | Weather resistant | Устойчивость к погодным воздействиям. |
| 2Y | PE – Polyethylene Compound | Полиэтиленовый компаунд PE. |
| 2X | XLPE – Crosslinked polyethylene Compound | Сшитый полиэтилен XLPE. |
| 3G | Definition of the insulating material, 3G = EPR | Обозначение изоляционного материала; 3G = EPR. |
| Y | PVC compound | PVC-компаунд. |
| /3 | Protective-earth conductor uniformly distributed in the three interstices | Защитный PE-проводник равномерно распределён в трёх промежутках. |
| /3E | Protective-earth conductor uniformly distributed over the insulation of the outer conductor | Защитный PE-проводник равномерно распределён поверх изоляции наружного проводника. |
| -O | Without green/yellow core | Без зелёно-жёлтой жилы. |
| -J | With green/yellow core | С зелёно-жёлтой жилой. |
Как читать код кабеля
Код кабеля нужно читать как техническую формулу. Например, элементы 3G, 2X, Y, ST, ÜL, /3E или GSWB указывают не маркетинговое название, а реальные конструктивные признаки: материал изоляции, оболочку, контрольные жилы, мониторинговый проводник, защитные проводники, экран или броню.
2. Mechanical properties of insulation and sheath materials
Ниже приведён extract по DIN VDE 0207 для кодов compound. В исходных данных указаны базовые материалы PVC, EPR, SR и CR, максимальная допустимая рабочая температура, минимальная прочность на растяжение, удлинение при разрыве, а для 5GM5 также абразивная стойкость, сопротивление разрыву, flame retardancy и oil resistance.
| Code | Normally based on | Highest perm. operating temp., °C | Tensile strength min., N/mm² | Elongation at break min., % | Abrasion max., mm³ | Tear resistance min., N/mm² | Flame retardancy | Oil resistance |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Y14 | PVC | 70 | 12.5 | 175 | _ | _ | _ | _ |
| Y15 | PVC | 70 | 12.5 | 125 | _ | _ | _ | _ |
| 3G13 | EPR | 90 | 4.2 | 200 | _ | _ | _ | _ |
| YM1 | PVC | 70 | 12.5 | 125 | _ | _ | _ | _ |
| YM3 | PVC | 80 | 12.5 | 150 | _ | _ | _ | _ |
| YM5 | PVC | 90 | 12.5 | 150 | _ | _ | _ | _ |
| GM1b | SR | 90 | 4.2 | 200 | _ | _ | _ | _ |
| 5GM5 | CR | 90 | 15.0 | 300 | 300 | 30 | yes | yes |
Материалы в примечании: PVC — polyvinylchloride, SR — synthetic rubber, EPR — ethylene-propylene rubber, CR — chloroprene rubber. В данных также указано, что кабели проектируются под эти максимальные температуры проводника, а для конкретных применений нужно учитывать правила монтажа и снижение токовой нагрузки при температуре окружающей среды выше 30 °C, иной прокладке или группировке кабелей.
3. Minimum allowed bending radii
Минимально допустимые радиусы изгиба выражены в кратности наружного диаметра кабеля D. Для напряжений 3 kV и выше требования строже, особенно на роликах и отклоняющих шкивах.
| Ситуация кабеля | Voltage rating up to 1.1 kV | Voltage rating 3 kV and above |
|---|---|---|
| Fixed installation | 4 × D | 6 × D |
| Free flexing, not under tension | 6 × D | 10 × D |
| Permanently repeating reeling | 10 × D | 12 × D |
| At deflection sheaves or rollers | 15 × D | 20 × D |
4. Resistance and current carrying capacities of mining cable conductors
Таблица ниже показывает nominal conductor area, maximum diameter of wires, maximum resistance of tinned copper conductor и current carrying capacity on surface. В исходных примечаниях указано: сопротивления приведены при температуре поверхности проводника 20 °C, а токовые нагрузки — при температуре окружающей среды 30 °C.
| Nominal conductor area, mm² | Max. wire diameter, mm | Max. resistance, tinned copper conductor | Current carrying capacity on surface, A |
|---|---|---|---|
| 1.5 | 0.26 | 13.7 | 23 |
| 2.5 | 0.26 | 8.21 | 30 |
| 4 | 0.31 | 5.09 | 41 |
| 6 | 0.31 | 3.39 | 53 |
| 10 | 0.41 | 1.95 | 74 |
| 16 | 0.41 | 1.24 | 99 |
| 25 | 0.41 | 0.795 | 131 |
| 35 | 0.41 | 0.565 | 162 |
| 50 | 0.41 | 0.393 | 202 |
| 70 | 0.51 | 0.277 | 250 |
| 95 | 0.51 | 0.21 | 301 |
| 120 | 0.51 | 0.164 | 352 |
| 150 | 0.51 | 0.132 | 404 |
| 185 | 0.51 | 0.108 | 461 |
| 240 | 0.51 | 0.0817 | 520 |
4.1 Correction factors for ambient temperature
Для температур окружающей среды, отличных от 30 °C, в исходных данных приведены корректирующие коэффициенты для DIN VDE types.
| Ambient temperature, °C | Correction factor |
|---|---|
| 10 | 1.18 |
| 15 | 1.14 |
| 20 | 1.10 |
| 25 | 1.05 |
| 30 | 1.00 |
| 35 | 0.95 |
| 40 | 0.89 |
| 45 | 0.84 |
| 50 | 0.71 |
5. Why and how tunnelling cables fail
Даже кабель, изготовленный из качественных материалов, может преждевременно выйти из строя, если во время эксплуатации превышены конструкционные пределы. В данных указаны четыре почти универсальные причины отказов: excessive tension, mechanical damage, current overload, improper splicing and termination techniques.
| Причина отказа | Что происходит | Последствие |
|---|---|---|
| Excessive tension | Кабель растягивается и теряет сбалансированную конструкцию. Медные проволоки получают постоянную деформацию, а изоляция и оболочка после снятия нагрузки стремятся вернуться к исходной длине. | Волнистые проводники, преждевременный излом проволок, снижение стойкости к изгибу, резке и раздавливанию. |
| Mechanical damage | Повреждения возникают от резки, сжатия, проколов и абразивного износа. Мгновенный отказ происходит только в крайних случаях; чаще компоненты получают скрытые повреждения. | Латентные отказы, сложность определения причины, последующие пробои и простои. |
| Current overload | При перегрузке растёт температура проводников, изоляции и оболочки. Сопротивление меди и падение напряжения увеличиваются, оборудование запрашивает ещё больший ток. | Ускоренное старение оболочки, потеря стойкости к резке/раздавливанию/разрыву/истиранию, растрескивание после намотки. |
| Improper splicing and termination | Некачественные соединения и оконцевания нарушают электрическую, механическую и герметизирующую структуру кабеля. | Слабые места в экране, изоляции, заземлении, наружном покрытии и соединителях. |
6. Improper splicing and termination techniques
В исходных данных перечислены десять факторов, которые чаще всего отвечают за неудовлетворительную работу cable splice. Эти пункты полезны как контрольный список для монтажа и технического аудита.
| No. | Original issue | Русское пояснение |
|---|---|---|
| 1 | Grounding or ground-check conductor is shorter than the power conductors | Заземляющий или контрольный проводник получается короче силовых жил. |
| 2 | Semi-conducting residue on the insulation surface was not removed | Полупроводящие остатки не удалены с поверхности изоляции. |
| 3 | Gaps, voids or soft spots in insulating tape build-up | В изоляционной ленте есть зазоры, пустоты или мягкие участки. |
| 4 | Improper termination of shielding system, leaving inward-pointing projections | Неправильное окончание экрана оставляет выступы, направленные внутрь. |
| 5 | Damage to factory insulation by improper removal of shielding systems | Заводская изоляция повреждается при неправильном удалении экранов. |
| 6 | Excessive slack in one or more individual conductors | Одна или несколько отдельных жил имеют чрезмерную слабину. |
| 7 | Splice has low tensile strength and is easily pulled in two | Муфта имеет низкую прочность на растяжение и легко разрывается. |
| 8 | Individual wires are damaged during application of connector | Отдельные проволоки повреждаются при установке соединителя. |
| 9 | Splice is too bulky and will not pass through cable guides or over sheaves | Муфта слишком громоздкая и не проходит через направляющие или шкивы. |
| 10 | Improper application of outer covering allows water to enter the cable interior | Неправильное наружное покрытие позволяет воде проникать внутрь кабеля. |
Практический вывод по отказам
За счёт выбора кабеля с достаточной токовой нагрузкой, предотвращения чрезмерного натяжения и механических повреждений, а также использования правильных splice techniques возможно существенно сократить cable-related downtime. В предоставленном тексте указано снижение простоев на 50 percent or more как достижимый ориентир.
7. Conductor resistance according to IEC 60228 / HD 383 / DIN VDE 0295 / BS 6360
Эта таблица даёт conductor resistance для plain copper conductor и tinned copper conductor, отдельно для Class 1 & 2 и Class 5 & 6. Значения используются при подборе и проверке кабелей разных классов гибкости.
| Conductor area, mm² | Plain copper Class 1&2 | Plain copper Class 5&6 | Tinned copper Class 1&2 | Tinned copper Class 5&6 |
|---|---|---|---|---|
| 0.5 | 36 | 39 | 36.7 | 40.1 |
| 0.75 | 24.6 | 26 | 24.8 | 26.7 |
| 1 | 18.1 | 19.5 | 18.2 | 20 |
| 1.5 | 12.1 | 13.3 | 12.2 | 13.7 |
| 2.5 | 7.4 | 7.98 | 7.56 | 8.21 |
| 4 | 4.61 | 4.95 | 4.7 | 5.09 |
| 6 | 3.08 | 3.3 | 3.11 | 3.39 |
| 10 | 1.83 | 1.91 | 1.84 | 1.95 |
| 16 | 1.15 | 1.21 | 1.16 | 1.24 |
| 25 | 0.727 | 0.78 | 0.754 | 0.795 |
| 35 | 0.524 | 0.554 | 0.529 | 0.565 |
| 50 | 0.387 | 0.386 | 0.391 | 0.393 |
| 70 | 0.268 | 0.272 | 0.27 | 0.277 |
| 95 | 0.193 | 0.206 | 0.195 | 0.21 |
| 120 | 0.153 | 0.161 | 0.154 | 0.164 |
| 150 | 0.124 | 0.129 | 0.126 | 0.132 |
| 185 | 0.0991 | 0.106 | 0.1 | 0.108 |
| 240 | 0.0754 | 0.129 | 0.0762 | 0.0817 |
| 300 | 0.0601 | 0.106 | 0.0607 | 0.0654 |
| 400 | 0.047 | 0.0801 | 0.0475 | 0.0495 |
| 500 | 0.0366 | 0.0641 | 0.0369 | 0.0391 |
| 630 | 0.0283 | 0.0287 | 0.0286 | 0.0292 |
8. Current carrying capacities
В исходной таблице приведены current ratings in Ampere для разных напряжений и условий установки: below 1000V, 1.8/3kV, 3.6/6kV и 6/10kV, в open air и on surface, при разном числе нагруженных проводников.
| Cross-section, mm² | <1000V open air, 1 loaded | <1000V on surface, 2 loaded | <1000V on surface, 3 loaded | 1.8/3kV, 2 or 3 loaded | 3.6/6kV open air, 1 loaded | 3.6/6kV on surface, 1 loaded | 6/10kV open air, 3 loaded | 6/10kV on surface, 3 loaded |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0.5 | – | 3 | 3 | – | – | – | – | – |
| 0.75 | 15 | 6 | 6 | 12 | – | – | – | – |
| 1 | 19 | 10 | 10 | 15 | – | – | – | – |
| 1.5 | 24 | 16 | 16 | 18 | 30 | 32 | – | – |
| 2.5 | 32 | 25 | 20 | 26 | 41 | 43 | 30 | – |
| 4 | 42 | 32 | 25 | 34 | 55 | 56 | 41 | – |
| 6 | 54 | 40 | – | 44 | 70 | 71 | 53 | – |
| 10 | 73 | 63 | – | 61 | 98 | 99 | 74 | – |
| 16 | 98 | – | – | 82 | 132 | 133 | 99 | 105 |
| 25 | 129 | – | – | 108 | 176 | 174 | 131 | 139 |
| 35 | 158 | – | – | 135 | 218 | 215 | 162 | 172 |
| 50 | 198 | – | – | 168 | 276 | 270 | 202 | 216 |
| 70 | 245 | – | – | 207 | 347 | 338 | 250 | 265 |
| 95 | 292 | – | – | 250 | 416 | 403 | 301 | 319 |
| 120 | 344 | – | – | 292 | 488 | 473 | 352 | 371 |
| 150 | 391 | – | – | 335 | 566 | 546 | 404 | 428 |
| 185 | 448 | – | – | 382 | 644 | 622 | 461 | 488 |
| 240 | 528 | – | – | 453 | 775 | – | – | – |
| 300 | 608 | – | – | 523 | 898 | – | – | – |
| 400 | 726 | – | – | – | – | – | – | – |
| 500 | 830 | – | – | – | – | – | – | – |
9. Cables and drums user guide
Последний блок данных касается обращения с кабельными барабанами: handling, transport requirements и storage requirements. Для mining и tunnelling cables это особенно важно, потому что повреждение при хранении, погрузке, размотке или транспортировке может создать скрытый дефект ещё до ввода кабеля в эксплуатацию.
| Раздел | Пункт | Практическое пояснение |
|---|---|---|
| Drums handling | Position of drums | Следить за правильным положением кабельных барабанов. |
| Drums handling | Loading | Погрузка должна выполняться без ударов, падений и повреждения щёк барабана. |
| Drums handling | Unloading | Разгрузка должна исключать сброс барабана и резкое механическое воздействие. |
| Drums handling | Handling by forklift | При работе вилочным погрузчиком барабан нужно поддерживать устойчиво и не повреждать кабель. |
| Drums handling | Rolling | Катить барабан только в допустимом направлении и по подходящей поверхности. |
| Drums handling | Paying-off the cable | При размотке учитывать вариант cable end fixed / cable end free и избегать перекручивания. |
| Transport requirements | Position of the drums | Во время перевозки барабаны должны сохранять правильное положение. |
| Transport requirements | Fastening drums | Барабаны необходимо надёжно фиксировать. |
| Transport requirements | Use of nails | Использование гвоздей должно исключать повреждение кабеля. |
| Transport requirements | Bigger drums | Большие барабаны требуют отдельного внимания при фиксации и перемещении. |
| Transport requirements | Binding of the drums | Обвязка не должна повреждать кабель, щёки и наружный слой. |
| Storage requirements | Multiple drum storage | При хранении нескольких барабанов обеспечить устойчивость и доступ воздуха. |
| Storage requirements | Do not store near heat sources | Не хранить рядом с источниками тепла. |
| Storage requirements | Do not store on vibrating surfaces | Не хранить на вибрирующих поверхностях, например в машинных помещениях судов. |
| Storage requirements | Do not store on irregular surfaces | Не хранить на неровных поверхностях. |
| Storage requirements | Do not store on soft surfaces | Не хранить на мягких поверхностях. |
| Storage requirements | Do not store on areas liable of flooding | Не хранить в зонах, подверженных затоплению. |
| Storage requirements | Cable ends fully sealed | Все концы кабеля должны быть полностью герметизированы для предотвращения проникновения воды. |
| Storage requirements | Store reels off the ground | Предпочтительно хранить барабаны над землёй на брусьях или опорах. |
| Storage requirements | Damp locations spacing | Во влажных местах рекомендуется оставлять минимум 3 inches между барабанами для циркуляции воздуха. |
| Long storage | More than 6 months | Если хранение длится более 6 месяцев, барабаны нужно защищать от дождя, солнечного света и подобных воздействий. |
10. Инженерный чек-лист применения технических данных
11. FAQ по техническим данным
Вопрос 1 — Что означает 3G в коде кабеля?
Ответ: В исходных данных указано: 3G — definition of insulating material, 3G = EPR.
Вопрос 2 — Что означает 2X?
Ответ: 2X означает XLPE, то есть crosslinked polyethylene compound.
Вопрос 3 — Что означает ÜL / UEL?
Ответ: ÜL или UEL означает monitoring conductor within the cable, то есть мониторинговый проводник внутри кабеля.
Вопрос 4 — Какие основные причины отказов tunnelling cables?
Ответ: В данных указаны excessive tension, mechanical damage, current overload и improper splicing and termination techniques.
Вопрос 5 — Как корректировать токовую нагрузку при температуре окружающей среды?
Ответ: Базовые токовые нагрузки приведены для 30 °C. Для другой температуры нужно применять correction factor: например 1.18 при 10 °C, 1.00 при 30 °C, 0.89 при 40 °C и 0.71 при 50 °C.
Вопрос 6 — Что особенно важно при хранении барабанов?
Ответ: Концы кабеля должны быть полностью герметизированы, нельзя хранить рядом с источниками тепла, на вибрирующих, неровных, мягких или затопляемых поверхностях. Если хранение вероятно дольше 6 месяцев, барабаны нужно защищать от дождя, солнечного света и подобных воздействий.
Engineering View
Этот раздел Technical Data — практическая база для выбора, проверки и эксплуатации mining / tunnelling cables. Он связывает буквенную кодировку DIN VDE, материалы изоляции и оболочки, радиусы изгиба, токовые нагрузки, причины отказов и правила работы с барабанами в единую инженерную логику: правильно расшифровать кабель, выбрать сечение, не превысить механические пределы, не перегреть кабель, качественно выполнить соединения и защитить кабель до монтажа.
