Межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 60331-1-2021 "Испытания электрических кабелей в условиях воздействия пламени. Сохранение работоспособности. Часть 1. Метод испытания кабелей на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно и наружным диаметром более 20 мм при воздействии пламени температурой не менее 830 °С одновременно с механическим ударом" (введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 августа 2021 г. N 734-ст)

Tests for electric cables under fire conditions. Circuit integrity. Part 1. Test method for fire with shock at a temperature of at least 830 °C for cables of rated voltage up to and including 0,6/1,0 kV and with an overall diameter exceeding 20 mm

УДК 621.315.2.001.4:006.354
МКС 29.060.20
13.220.40

Дата введения - 1 января 2022 г.
Взамен ГОСТ IEC 60331-1-2013

Предисловие

Цели, основные принципы и общие правила проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Открытым акционерным обществом "Всероссийский научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности" (ОАО "ВНИИКП") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 5

2 Внесен Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 46 "Кабельные изделия"

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 30 апреля 2021 г. N 139-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Код страны по МК (ИСО 3166) 004-97	Сокращенное наименование национального органа по стандартизации
Армения	AM	ЗАО "Национальный орган по стандартизации и метрологии" Республики Армения
Беларусь	BY	Госстандарт Республики Беларусь
Киргизия	KG	Кыргызстандарт
Россия	RU	Росстандарт
Таджикистан	TJ	Таджикстандарт
Узбекистан	UZ	Узстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 20 августа 2021 г. N 734-ст межгосударственный стандарт ГОСТ IEC 60331-1-2021 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2022 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту IEC 60331-1:2018 "Испытания электрических кабелей в условиях воздействия пламени. Сохранение работоспособности. Часть 1. Метод испытания кабелей на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно и наружным диаметром более 20 мм при воздействии пламени температурой не менее 830 °С одновременно с механическим ударом" ("Test for electric cables under fire conditions - Circuit integrity - Part 1: Test method for fire with shock at a temperature of at least 830 °C for cables of rated voltage up to and including 0,6/1,0 kV and with an overall diameter exceeding 20 mm", IDT).

Международный стандарт IEC 60331-1:2018 разработан Техническим комитетом ТС 20 "Электрические кабели" Международной электротехнической комиссии (IEC).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

6 Взамен ГОСТ IEC 60331-1-2013

7 Некоторые элементы настоящего стандарта могут быть объектом патентного права. Международная электротехническая комиссия (IEC) не несет ответственности за установление подлинности каких-либо или всех таких патентных прав

Введение

Серия стандартов IEC 60331 состоит из следующих частей под общим наименованием "Испытания электрических кабелей в условиях воздействия пламени. Сохранение работоспособности":

- часть 1. Метод испытания кабелей на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно и наружным диаметром более 20 мм при воздействии пламени температурой не менее 830 °С одновременно с механическим ударом;

- часть 2. Метод испытания кабелей на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно и наружным диаметром не более 20 мм при воздействии пламени температурой не менее 830 °С одновременно с механическим ударом;

- часть 3. Метод испытания кабелей на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно, испытываемых в металлической защитной трубе, при воздействии пламени температурой не менее 830 °С одновременно с механическим ударом;

- часть 11. Испытательное оборудование. Воздействие пламени температурой не менее 750 °С;

- часть 21. Проведение испытаний и требования к ним. Кабели на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно;

- часть 23. Проведение испытаний и требования к ним. Кабели электрические для передачи данных;

- часть 25. Проведение испытаний и требования к ним. Кабели оптические.

Примечания

1 Части 21, 23 и 25 касаются условий воздействия пламени температурой не менее 750 °С.

2 Части 11, 21, 23 и 25 больше не подвергают мониторингу с целью обеспечения релевантности. Рекомендуемый порядок проведения испытаний приведен в частях 1 и 2 IEC 60331.

Со времени первого издания IEC 60331 (1970) область его применения расширена, что позволяет использовать испытательное оборудование при испытании силовых кабелей больших и малых размеров, кабелей для передачи данных, контрольных, управления и оптических кабелей.

Положительные результаты испытания, проведенного в соответствии с настоящим стандартом, являются основанием для нанесения на кабель соответствующей идентификационной маркировки.

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на кабели на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно, а также на кабели на номинальное напряжение до 80 В, металлические кабели для передачи данных, телекоммуникационные и оптические кабели наружным диаметром более 20 мм.

Настоящий стандарт устанавливает метод испытания кабелей с целью определения их возможности сохранять работоспособность при воздействии пламени одновременно с механическим ударом в заданных условиях.

Требования к испытательному оборудованию, порядок проведения испытания и требования к нему для кабелей меньшего диаметра приведены в IEC 60331-2.

Настоящий стандарт распространяется на силовые кабели, кабели управления и контрольные кабели на номинальное напряжение до 0,6/1,0 кВ включительно и устанавливает сведения по характерным видам отказов, аппаратуре для проверки целостности цепи, порядку подготовки образцов и проведению испытания, а также отчету по испытанию. В настоящем стандарте не приведена информация по характерным видам отказов, аппаратуре для проверки целостности цепи, порядку подготовки образца и проведению испытания, отчету о проведении испытания, касающаяся кабелей с токопроводящими жилами для передачи данных, телекоммуникационных кабелей и оптических кабелей.

По согласованию между изготовителем и заказчиком (потребителем) данное испытание допускается проводить на кабелях на номинальное напряжение до 1,8/3,0 (3,3) кВ включительно при условии применения соответствующих плавких предохранителей.

В приложении А приведен метод проверки источника нагрева, а также системы контроля, используемый при испытании.

В настоящем стандарте также приведены требования к идентификационной маркировке, которая может быть нанесена на кабель для обозначения его соответствия настоящему стандарту.

Примечание - Испытание, приведенное в настоящем стандарте, допускается проводить при опасных напряжениях и температурах. Для предотвращения поражения персонала электрическим током, возможного возгорания и взрыва, а также возможного появления ядовитых газов, должны быть предприняты соответствующие меры предосторожности.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты. Для датированных ссылок применяют только указанное издание ссылочного стандарта, для недатированных - последнее издание (включая все изменения):

IEC 60584-1, Thermocouples - Part 1: EMF specifications and tolerances [Термопары. Часть 1. Требования к электродвижущей силе (ЭДС) и допуски]

IEC 60269-3, Low-voltage fuses - Part 3: Supplementary requirements for fuses for use by unskilled persons (fuses mainly for household and similar applications) - Examples of standardized systems of fuses A to F [Предохранители плавкие низковольтные. Часть 3. Дополнительные требования к плавким предохранителям (преимущественно бытового и аналогичного назначения), используемым неквалифицированным персоналом. Примеры стандартизированных систем плавких предохранителей от А до F)]

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

ISO и IEC ведут терминологические базы данных для использования в области стандартизации, которые доступны по следующим ссылкам:

- Электропедия IEC: доступна по ссылке: http://www.electropedia.org/;

- онлайн-платформа ISO для поиска доступна по ссылке: http://www.iso.org/obp.

3.1 работоспособность (circuit integrity): Способность кабеля продолжать выполнять заданные функции при воздействии установленного источника пламени в течение заданного периода времени в заданных условиях.

3.2 условия отсутствия сквозняков (draught-free environment): Условия, при которых воздействие локальных воздушных потоков незначительно влияет на результаты испытания.

4 Условия испытания

Испытание проводят в помещении в условиях отсутствия сквозняков, в камере объемом не менее 20 м ³ с использованием оборудования для отвода токсичных газов, выделяющихся при горении. Для поддержания устойчивости пламени при испытании должна быть предусмотрена соответствующая вентиляция. Отверстия для входа воздуха и вытяжная труба должны быть расположены таким образом, чтобы пламя горелки оставалось стабильным во время проверки и проведения испытания. При необходимости горелку защищают от сквозняков, используя защитные экраны. Для наблюдения за кабелем во время испытания в стенки испытательной камеры могут быть установлены окна. Отвод дыма должен осуществляться естественным путем через дымоход, расположенный на расстоянии не менее 1 м от горелки. Для регулирования условий вентиляции допускается использовать заслонку.

Примечание - Опытным путем было определено, что для проведения испытания подходит камера в форме куба со стороной 3 м в соответствии с IEC 61034-1.

Испытательная камера и испытательное оборудование должны находиться при температуре окружающей среды от 10 °С до 40 °С в начале каждого испытания.

При проведении проверки и испытания кабеля в камере следует поддерживать одни и те же условия вентиляции и экранирования.

5 Испытательное оборудование

5.1 Испытательное устройство

Испытательное устройство состоит из:

a) испытательной лестницы по 5.2, состоящей из стального каркаса, прикрепленного к жесткой опоре, на которой крепят кабель;

b) источника нагрева по 5.3, состоящего из горизонтально установленной горелки ленточного типа;

c) ударного устройства по 5.4;

d) испытательной стенки, оборудованной термопарами для контроля источника нагрева в соответствии с приложением А;

e) аппаратуры для проверки целостности цепи по 5.6;

f) плавких предохранителей по 5.7.

Общее расположение испытательного оборудования показано на рисунках 1-3.

1 - ударное устройство; 2 - стальная испытательная лестница; 3 - резиновая втулка; 4 - газовая горелка ленточного типа; 5 - неподвижный вертикальный элемент; 6 - регулируемый вертикальный элемент; 7 - жесткий опорный каркас; Р - плоскость регулировки

Рисунок 1 - Схема испытательного устройства

1 - подача воздуха; 2 - резиновая втулка; 3 - жесткий опорный каркас; 4 - горизонтальный стальной элемент испытательной лестницы; 5 - подача пропана

Рисунок 2 - Испытательное устройство (вид сверху)

1 - ударное устройство; 2 - стальная испытательная лестница; 3 - газовая горелка; 4 - осевая линия фронтальной поверхности горелки; Н - расстояние по горизонтали от фронтальной поверхности горелки до центра испытуемого образца; V - расстояние по вертикали от осевой линии горелки до центра испытуемого образца

Рисунок 3 - Испытательное устройство (вид сбоку)

5.2 Испытательная лестница и ее крепление

Испытательная лестница представляет собой стальной каркас, приведенный на рисунке 1. Четыре центральных вертикальных элемента лестницы выполнены регулируемыми для того, чтобы можно было размещать испытуемые кабели разных размеров. Длина испытательной лестницы (1200  100) мм, высота - (600  50) мм, общая масса - (24  1) кг. При необходимости на стальные опоры помещают балласт.

Примечание - В качестве материала для конструкции лестницы рекомендуется стальной уголок шириной около 45 мм и толщиной около 6 мм с соответствующими прорезями для фиксации болтов и зажимов.

На расстоянии не более 200 мм от обоих концов каждого горизонтального элемента лестницы должны быть отверстия для крепления, точное положение и диаметр которых зависят от конкретного исполнения поддерживающих втулок и опорного каркаса. Испытательную лестницу прикрепляют к жесткому опорному каркасу с использованием четырех армированных резиновых втулок твердостью от 50 до 60 единиц по Шору (метод А), устанавливаемых между горизонтальными стальными элементами лестницы и опорным каркасом для обеспечения смещения лестницы при ударе, как показано на рисунках 1 и 2.

Примечание - Типичная резиновая втулка приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 - Типичная резиновая втулка для крепления испытательной лестницы

5.3 Источник нагрева

5.3.1 Горелка

Источником нагрева является пропановая газовая горелка ленточного типа с номинальной длиной фронтальной рабочей поверхности 500 мм (наибольшее расстояние между крайними отверстиями), работающая со смесителем Вентури. Номинальная ширина фронтальной рабочей части поверхности горелки - 10 мм. На фронтальной поверхности рабочей части горелки должны быть три ступенчатых ряда отверстий номинальным диаметром 1,32 мм, центры которых находятся на расстоянии 3,2 мм друг от друга, как показано на рисунке 5.

Примечание - Круглые отверстия диаметром 1,32 мм с расстоянием между центрами 3,2 мм, расположены ступенчато в три ряда по фронтальной поверхности горелки. Номинальная длина фронтальной поверхности горелки - 500 мм.

Рисунок 5 - Фронтальная поверхность горелки

Рекомендуется использовать горелку с центральной подачей газа.

Допускается на каждой боковой стороне горелки ряд дополнительных небольших отверстий, предназначенных для стабилизации и поддержания пламени при горении.

Указания по выбору рекомендуемых систем испытательного оборудования горелки приведены в приложении В.

5.3.2 Расходомеры и расход газов

В качестве прецизионных устройств контроля расхода топлива и воздуха при подаче их к горелке используют массовые расходомеры/контроллеры.

При проведении испытания температура точки росы воздуха должна быть не более 0 °С.

Расход газов при испытании должен быть:

- пропана - (320  13) мг/с.

Примечание - Это приблизительно эквивалентно объемному расходу (10  0,4) л/мин в стандартных атмосферных условиях (давление 1 бар и температура 20 °С).

Степень чистоты пропана не регламентирована. Допускается использовать пропан промышленных марок, содержащих примеси, при условии выполнения требований по калибровке испытательного оборудования;

- воздуха - (3270  163) мг/с.

Примечание - Это приблизительно эквивалентно объемному расходу (160  8) л/мин в стандартных атмосферных условиях (давление 1 бар и температура 20 °С).

Примерная схема системы контроля подачи топлива приведена на рисунке 6.

1 - редуктор; 2 - пьезоэлектрический воспламенитель; 3 - устройство для прерывания работы горелки; 4 - контрольные термопары; 5 - баллон с пропаном; 6 - винтовой клапан (6А - альтернативное расположение); 7 - вспомогательное питание; 8 - поступление газа; 9 - расходомер типа ротаметр; 10 - смеситель Вентури; 11 - горелка; 12 - шаровой клапан; 13 - система подачи воздуха; 14 - баллон со сжатым воздухом; 15 - винтовой клапан вспомогательного питания

Рисунок 6 - Примерная схема системы контроля подачи топлива

5.3.3 Проверка

Горелку и систему контроля проверяют методом, приведенным в приложении А.

5.4 Ударное устройство

Ударное устройство представляет собой круглый стержень из отожженной стали диаметром (25,0  0,1) мм и длиной (600  5) мм.

Стержень свободно вращается вокруг оси, которая параллельна испытательной лестнице и находится в горизонтальной плоскости, проходящей через верхний край испытательной лестницы, на расстоянии (200  5) мм от нее. Ось делит стержень на две неравные части, больший отрезок длиной (400  5) мм ударяет по лестнице. Стержень падает под тяжестью собственного веса из начального положения под углом ()° к горизонтали, ударяя по верхнему краю испытательной лестницы в ее середине, как показано на рисунках 1 и 3.

5.5 Расположение источника нагрева

Горелку располагают в испытательной камере так, чтобы ее фронтальная поверхность находилась на расстоянии не менее 200 мм над полом камеры или любым массивным блоком испытательной установки и не менее 500 мм от стен камеры.

Горелку располагают напротив центральной части испытуемого образца кабеля на расстоянии (Н  2) мм по горизонтали от фронтальной поверхности горелки до оси кабеля и на расстоянии (V  2) мм по вертикали от осевой линии горелки до оси кабеля, как показано на рисунке 3.

Точное положение горелки при испытании кабеля проверяют методом, приведенным в приложении А, с использованием которого определяют значения Н и V.

При испытании горелку прочно закрепляют на каркасе для предотвращения ее смещения относительно испытуемого образца.

5.6 Проверка целостности цепи для силовых кабелей и кабелей управления на номинальное напряжение до 0,6 кВ/1,0 кВ включительно

При испытании для проверки целостности цепи по всем токопроводящим жилам образца пропускают ток. Ток подают от трехфазного трансформатора с соединением "звезда" или однофазного трансформатора(ов) достаточной мощности для поддержания стабильного испытательного напряжения с учетом максимально допустимого тока утечки.

Требуемую силу тока получают путем подсоединения к каждой токопроводящей жиле или группе жил нагрузочного индикаторного прибора (например, лампы).

Примечания

1 При определении номинальной мощности трансформатора(ов) следует предусмотреть плавкие предохранители с соответствующими характеристиками.

2 Ток 0,25 А, пропускаемый по каждой токопроводящей жиле или группе жил кабеля, является достаточным.

5.7 Плавкие предохранители

Плавкие предохранители, используемые при испытании по разделу 7, должны быть из серии плавких предохранителей А-D типа DII, 2А по IEC 60269-3. Допускается использовать прерыватели цепи с эквивалентными параметрами, соответствующими характеристическим кривым, приведенным в IEC 60269-3.

В спорных случаях следует применять плавкие предохранители.

6 Испытуемый образец (силовые кабели и кабели управления на номинальное напряжение до 0,6 кВ/1,0 кВ включительно)

6.1 Подготовка образца

От строительной длины отбирают отрезок кабеля длиной не менее 4,5 м для подготовки образцов. Каждый образец для испытания должен представлять собой отрезок кабеля длиной не менее 1500 мм, с обоих концов которого должны быть удалены оболочка и другие покрытия на длине около 100 мм.

Концы токопроводящих жил образца должны быть зачищены для электрического подсоединения и, при наличии более чем одной токопроводящей жилы, разведены в стороны во избежание замыкания.

6.2 Крепление образца

6.2.1 Одножильные кабели с концентрическим металлическим слоем и многожильные кабели

Образец изгибают приблизительно в форме дуги круга. Внутренний радиус изгиба должен соответствовать установленному изготовителем минимальному радиусу изгиба при нормальных условиях эксплуатации кабеля.

Образец крепят по центру испытательной лестницы, как показано на рисунке 7, используя металлические зажимы, которые должны быть заземлены. На верхнем горизонтальном элементе лестницы рекомендуется использовать два U-образных болтовых хомута, а на двух центральных вертикальных элементах - Р-образные хомуты, изготовленные из металлической ленты шириной (20  2) мм для кабелей диаметром от 20 до 50 мм и шириной (30  3) мм для кабелей больших диаметров. Р-образные хомуты должны иметь приблизительно тот же диаметр, что испытуемый образец.

Если образец кабеля слишком мал для крепления на центральных вертикальных элементах в положении, показанном на рисунке 7, то два вертикальных элемента следует равномерно сдвинуть к центру так, чтобы кабель можно было закрепить, как показано на рисунке 8.

Если радиус изгиба при нормальной эксплуатации слишком велик для крепления кабеля в прорезях для фиксации U-образного хомута, как указано на рисунке 7, то испытуемый образец закрепляют на четырех центральных вертикальных элементах, как показано на рисунке 9, с использованием Р-образных хомутов, которые заземляют.

1 - U-образный хомут; 2 - Р-образный хомут; 3 - регулируемые вертикальные элементы; 4 - прорезь для фиксации Р-образного хомута; 5 - прорезь для фиксации U-образного хомута; 6 - прорезь для перемещения регулируемых вертикальных элементов; R - минимальный радиус изгиба кабеля при нормальных условиях эксплуатации

Рисунок 7 - Способ крепления образца большего диаметра при испытании (с радиусом изгиба приблизительно от 200 до 400 мм)

1 - отрегулированное положение вертикальных элементов; 2 - исходное положение вертикального элемента; 3 - нижний горизонтальный элемент испытательной лестницы; 4 - дополнительный зажим для обеспечения дугообразной формы кабеля (при необходимости); 5 - U-образный хомут; 6 - прорезь для перемещения регулируемых вертикальных элементов; 7 - прорезь для крепления Р-образного хомута; 8 - Р-образный хомут

Рисунок 8 - Способ крепления образца меньшего диаметра при испытании с отрегулированным положением вертикальных элементов лестницы (с максимальным радиусом изгиба около 200 мм)

1 - Р-образный хомут; 2 - регулируемые вертикальные элементы; 3 - прорезь для крепления Р-образного хомута; 4 - прорезь для перемещения регулируемых вертикальных элементов

Рисунок 9 - Способ крепления образца с радиусом изгиба более 400 мм при нормальных условиях эксплуатации

6.2.2 Одножильные кабели без концентрического металлического слоя

Образец в виде прямого отрезка к