Испытания на долю коробов

Российский рынок кабеленесущих систем растет очень бурно — на 35-40% в год. Одной из основных его тенденций являются импортозамещение и улучшение качества продукции. Свои изделия предлагают четыре крупных отечественных производителя серийных лотков и коробов и большое количество малых предприятий, главным образом, в регионах. Перед первыми стоит задача систематизации продукта, т. е. наладки изготовления лотков/коробов, проволочных и лестничных лотков, а также аксессуаров — иначе говоря, всех составляющих кабеленесущей системы.

До сих пор при прокладке кабельных систем сохраняется практика использования коробов из «черного» железа с нанесенным на них слоем обычной краски. Срок жизни таких лотков и коробов — не более десяти лет, поэтому они начинают постепенно вытесняться более современными стальными конструкциями с оцинковкой. Новые системы завоевывают все большую популярность по нескольким причинам, однако главные — ужесточение требований госприемки, а также выраженные предпочтения со стороны зарубежных компаний, строящих свои объекты на территории Российской Федерации.

Оцинкованные системы кабельных лотков не только способны прослужить гораздо дольше — до 30-40 лет (минимальный срок — 20 лет), но и по некоторым показателям демонстрируют лучшие физические свойства, чем обеспечиваются большая надежность и безопасность кабельных линий. Критерием неудовлетворительного состояния лотков является наличие очагов коррозии с глубиной более 0,2 мм на всей поверхности.

Под надежностью и безопасностью понимается как возможность выполнения своих функций в обычных условиях, так и способность функционировать в режиме чрезвычайных ситуаций, к примеру при пожарах. Как известно, пожарные инстанции предъявляют строгие требования к кабельным линиям, однако в нашей стране противопожарная сертификация систем кабельных лотков/коробов находится на этапе становления. Обычной практикой является написание отказных писем, но ситуация начинает меняться.

В России одной из первых официальный опыт тестирования и противопожарной сертификации систем кабельных лотков/коробов получила компания-производитель «Остек» при участии сертификационного органа «Пожполитест». Последняя аккредитована ГУГПС МЧС в системе сертификации продукции и услуг в области пожарной безопасности.

КАБЕЛЕНЕСУЩАЯ СИСТЕМА

Запатентованная система «Остек» состоит из различных комбинаций металлических лотков и коробов для электропроводки, а также из настенно-потолочных кронштейнов. Система отвечает требованиям ГОСТ 20803-81 и ГОСТ 20783-81, производится по ТУ и сертифицирована на соответствие следующим характеристикам:

• класс защиты - IP00 (лотки без крышек), IP20 (лотки с крышками);
• пожарная безопасность - НГ, R30.

Лотки и короба предназначены для прокладки в них открытым способом информационных кабельных линий и электропроводки с напряжением до 1000 В. Они подходят для инсталляции на улице и в зданиях, в производственных и жилых помещениях. Конструкции изготавливаются из листовой и рулонной холоднокатаной стали марки 08ПС, а оцинковка производится горячим способом в агрегатах непрерывного цинкования (ГОСТ 15150). Секции системы выполнены в различных вариантах, начиная от обыкновенных прямых и заканчивая ответвительными и переходными (для присоединения ответвлений и перехода с одной ширины лотка/короба на другую, соответственно).

Помимо стандартных лотков испытаниям были подвергнуты проволочные и лестничные (кабельросты) лотки. Проволочные лотки применяются при магистральном монтаже, когда необходима укладка большого количества кабеля с обеспечением быстрого доступа к нему — в сфере телекоммуникаций, в пищевой промышленности, нефтехимии и т. п. К преимуществам проволочных лотков обычно относят простоту соединений секций между собой с помощью болтовых и прочих зажимов, необременительную транспортировку и хранение благодаря облегченной конструкции изделий и небольшому весу, лучшее охлаждение высоконагруженных кабелей и доступность периодического и внепланового осмотра в процессе эксплуатации. В стандартном варианте такие лотки производятся из проволоки диаметром 3,5 мм (за что и получили свое название).

Боковые стойки лестничных лотков изготавливаются из профилей шестигранного сечения. Они удобны для укладки кабелей и текущего обслуживания, а кроме того, лишены углов, где могла бы скапливаться грязь. Ступени лестничных лотков имеют С-образный профиль с целью обеспечения большей площади контакта с укладываемым кабелем и перфорированные отверстия для удобства крепления при помощи пластиковых стяжек или вязальной проволоки. Поверхность предварительно оцинковывается. Для кабельных лотков лестничного типа нагрузки рассчитываются точно так же, как для опор из конструкционной стали, а их применение не регулируется какими-либо нормами. Монтаж кабельростов производится с применением следующих аксессуаров: монтажных шин, напольных и потолочных вертикальных опор и подвесок, консолей, стыковых накладок, комплектов винтовых креплений, кронштейнов и угловых связей.

Стандартные сегменты скрепляются между собой с помощью двух типов соединений. Во-первых, посредством универсальных соединительных планок (СПУ), повторяющих конфигурацию лотка и встающих в распор благодаря дополнительному уступу на его боковых стенках. С помощью СПУ лотки можно соединять не только в линию, но и под произвольным углом сочленения вплоть до 900. Для этого соединительная планка предварительно изгибается на заданный угол. Во-вторых, с применением соединителей, повторяющих поперечное сечение корпуса лотка и обхватывающих его снизу, что гарантирует большую жесткость и уменьшает вероятность прогиба в местах стыка. Этот вид сочленений обеспечивает только соединение в линию.

Рисунок перфорации лотка предусматривает чередующиеся круглые отверстия диаметром d = 22 мм и d = 10 мм по его оси, что позволяет выводить гофротрубу и кабель и в то же время крепить лоток шпильками к потолку прямо через корпус. На боковых стенках и в углах на дне созданы дополнительные ребра жесткости («зиги»). В конструкции «замка» исключены острые кромки.

Кронштейны позволяют крепить лотки и короба к стенам и потолкам в различных комбинациях, к примеру на струбцине — к несущим строительным конструкциям, благодаря чему удается избежать запрещенной в таких случаях операции сварки. В качестве крепежных элементов можно использовать анкеры (как забиваемые, так и болты), а также дюбели.

ИСПЫТАНИЕ НАПРЯЖЕНИЕМ

Как было сказано выше, на систему имеется сертификат пожарной безопасности. Однако «ноу-хау» компании позволяет использовать системы кабельных лотков/коробов еще и в качестве PE-проводника (т. е. заземления).

Отношение начального сопротивления контактного соединения элементов лотков/коробов к целому участку лотка/короба не более 2, что удовлетворяет требованиям ГОСТ 10434-82 «Соединения контактные электрические». Метизы, используемые для сборки лотков/коробов, в частности винт М6х10 с широкой шляпкой и гайка М6 со стопорным буртиком обеспечивают надежное электрическое соединение, стабилизируемое по второму классу (ГОСТ 10434-82).

Присоединение лотка/короба к системе выравнивания потенциалов (главной заземляющей шине ВРУ) осуществляется проводником, закрепленным с помощью стандартных метизов или сваркой (ГОСТ 10434-82). Сечение проводника определяется исходя из токов короткого замыкания фазных проводников на лоток по методике, изложенной в п. 1.7.126 ПУЭ, так как в случае замыкания фазного проводника на лоток/короб ток замыкания будет протекать не по защитному проводнику, а по лотку/коробу. Методика предполагает обеспечение термической стойкости проводников, по которым протекают токи замыканий, а необходимое сечение проводника рассчитывается по формуле:

где I_кз — ток короткого замыкания, для которого время отключения (t) поврежденной цепи защитным аппаратом соответствует нормированному по п. 1.7.79 ПУЭ (для распределительных сетей t≤5c, для групповых сетей t≤4c); k — коэффициент, значение которого зависит от материала проводника, его изоляции, начальной и конечной температур (до замыкания и после отключения поврежденного участка цепи).

Для удобства потребителей приводятся максимальные токи короткого замыкания, которые лоток/короб и его соединители способны выдерживать. Время протекания тока определялось как t≤2c (по ГОСТ Р 50030.2-2000). Все эти токи указаны в Таблице 1.

Таблица 1. Максимальные токи короткого замыкания для разных типов и элементов лотка при их использовании в качестве РЕ-проводника.

При сечениях соединителей, предназначенных для скрепления секций лотка/короба, и проводника, соединяющего лоток/короб с ГЗШ ВРУ, меньших, чем сечение лотка/короба, максимально выдерживаемый ток короткого замыкания определяется по самому малому сечению при условии, что силы тока достаточно для срабатывания расцепителя мгновенного действия автоматического выключателя.

Для усиления термической стойкости соединителей по току короткого замыкания рекомендуется применять специальную перемычку из гибкого провода п. 1.7.142 ПУЭ (многожильная), отпрессованного на концах и прикрепленного к разным сегментам лотка/короба с помощью стандартных метизов, что соответствует ГОСТ 10434-82. Сечение перемычки рассчитывается так же, как и для проводника, посредством которого лоток/короб присоединяется к ГЗШ ВРУ.

Конечно же, лотки рекомендуется использовать в качестве нулевых защитных (PE) проводников только при соблюдении установленных производителем условий монтажа. Кроме того, отдельно следует позаботится о доступе к соединениям для последующего осмотра и так расположить конструкцию, чтобы исключить возможность ее механического повреждения.

ПРОВЕДЕНИЕ ПОЖАРНЫХ, ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МЕХАНИЧЕСКИХ ИСПЫТАНИЙ

Рисунок 1. Нагруженный лоток в печи до начала испытания.

Тесты предполагали использование печи с уровнем нагрева до 8000 С и изменениями температуры по времени. Система кабельных лотков испытывалась на потерю несущей способности при предельной нагрузке по самому слабому звену. Как только конструкция деформировалась и прогибалась более разрешенного ей запаса (т. е. переставала выполнять свои функции), тест считался завершенным. Другими словами, в лабораторных условиях была смоделирована ситуация пожара с целью выявления времени, в продолжение которого кабеленесущая система останется функциональной в чрезвычайных условиях.

Рисунок 2. Состояние лотка после 35 мин нагревания до 8000 С.

В итоге система выдерживала нагрузку в течение в 35 мин (см. Рисунки 1 и 2), что удовлетворяет противопожарным требованиям для большинства типов зданий. Таким образом, тесты подтвердили соответствие требованиям пожарной безопасности, установленным ГОСТ 30247.0-94 (разд. 9, 10) и ГОСТ 30244-94.

Кроме того, все элементы системы прошли заводские испытания на нагрузку. Целью производителя было достижение соответствия лотков стандартам ГОСТ 20783-81 и ГОСТ 20803-81 («Короба металлические для электропроводок. Общие технические условия»). Отдельно испытанию подверглись несущие конструкции (кронштейны и подвесы) для определения предельно допустимой нагрузки. Здесь показатели составили от 23 до 500 кг на каждую конструкцию.

Методика испытаний заключалась в нагрузке несущей системы при расстановке подпоров на расстоянии от 0,5 до 2,5 м. На лоток накладываются металлические чушки или любой другой груз для достижения равномерной нагрузки по всей длине короба, после чего измерялся прогиб посередине. По требованиям ГОСТа допустимое значение прогиба должно быть не более 0,005 расстояния между опорами.

В реальных условиях инженерам может быть полезна информация не только о распределенной, но и точечной нагрузке, которую способен выдержать лоток. При проведении сравнительных испытаний лотков отечественных производителей на точечную нагрузку лучшим оказался лоток с продольными зигами (углубления и выступы в листовом материале), наличие которых увеличивает его прочность. Кроме того, у него была завальцована кромка, что создало эффект двух направляющих труб.

Подобное тестирование может быть повторено и вне тестовой лаборатории. К примеру, на показательных тестированиях роль точечной нагрузки играл один из сотрудников с весом в 80 кг. Когда этого веса не хватало, к нему добавлялись гантели по 25 кг и рюкзак, груженный блинами от штанги по 20 кг. В итоге лотки длиной 1,5 м, шириной 200 мм и толщиной стали 0,7 мм выдерживали среднюю максимальную нагрузку в 140 и 150 кг, а некоторые и свыше 150.

Необходимо отметить, что «Остек» выпускает лотки со стандартной длиной в 2,5 м, в то время как другие отечест-венные производители серийной продукции придерживаются в основном стандартных длин в 2 м. В компании обосновывают свой выбор следующим образом: во-первых, одним из самых популярных в России транспортных средств является грузовая «Газель», и секции длиной 2,5 м подходят для ее кузова идеально; во-вторых, монтаж изделий такого размера производится быстрее за счет уменьшения количества стыков (к примеру, на 10 м системы приходится четыре, а не пять соединений). При этом перенос лотков и коробов в помещениях по-прежнему не вызывает трудностей, так как увеличение длины незначительно.

После проведений испытаний на нагрузку были подготовлены диаграммы с расчетами установки лотков в зависимости от расстояния между опорами и приложенной нагрузкой. Как было установлено, уровень допустимых нагрузок на лоток и детали крепления соответствуют ГОСТ 20783-81 (п. 1.4 и п. 2.5) без остаточных деформаций, а группа условий эксплуатации лотков в части взаимодействия механических факторов внешней среды — М2 по ГОСТ 17516.1.