Tepelná odolnosť a požiarna odolnosť káblov a vodičov, nehorľavá izolácia

Moderný svet si nemožno predstaviť bez káblovej a káblovej komunikácie, ktorej objem, mimochodom, neustále rastie a rastie. Vysoká hustota elektrických káblov v rôznych, nie vždy ideálnych podmienkach na izoláciu káblov, zvyšuje riziko požiarov. Napríklad v USA každý rok v dôsledku požiarov spôsobených požiarmi káblov utrpí štátna ekonomika straty vo výške približne 6 miliárd dolárov. Takže otázka vytvorenia spoľahlivých ohňovzdorných káblov a drôtov, ktoré nerozširujú spaľovanie, je čoraz naliehavejšia.

Požiarna bezpečnosť kábla je teda určená nasledujúcimi piatimi ukazovateľmi:

Nešíriace sa spaľovanie

Nešírením horenia sa rozumie schopnosť kábla samozhášať ihneď po zhasnutí plameňa. Tento indikátor je možné kvantifikovať pozdĺž dĺžky kábla poškodeného ohňom po skončení plameňa.

Optická hustota dymu

Maximálna merná optická hustota média v priestore pri horení experimentálnej vzorky kábla charakterizuje úroveň dymu charakteristickú pre tento typ káblov pri ich horení. Tento parameter odráža, ako rýchlo sa dym šíri v miestnosti zasiahnutej požiarom, ak je takýto kábel zapnutý. To je dôležité na určenie podmienok na uhasenie požiaru.

Korózna aktivita odplyňujúcich produktov

Čím vyššia je korozívnosť produktov odplynenia, tým väčšie je poškodenie požiarom. Pri vysokej korozívnosti produktov uvoľňovania plynov dochádza k zničeniu elektrických zariadení v miestnosti pokrytej požiarom. Kvantitatívne je tento parameter určený uvoľňovaním: chlorovodíka, bromovodíka, oxidu siričitého atď. — z množstva takýchto aktívnych produktov.

Toxicita plynov

Toxicita emisií plynov spravidla vedie k nehodám a obetiam pri požiaroch. Tieto toxické produkty sú najmä: amoniak, oxid uhoľnatý, kyanovodík, sírovodík, oxid siričitý atď.

Požiarna odolnosť

Ohňovzdorné káble si zachovávajú svoje vlastnosti pod vplyvom otvoreného plameňa, tento ukazovateľ sa počíta v priebehu času - od 15 minút do 3 hodín - počas ktorých môže ohňovzdorný kábel pokračovať v práci.

Izolácia káblov a požiarna odolnosť

Požiarna bezpečnosť kábla je určená najmä materiálom jeho izolácie a ochranného náteru, ako aj dizajnom kábla. Polymérne materiály používané na výrobu izolácie sa vyznačujú takými parametrami požiarnej bezpečnosti, ako sú:

• Horľavosť;

• Index kyslíka;

• Koeficient tvorby dymu;

• Korózna aktivita odplyňovacích produktov;

• Toxicita produktov spaľovania.

Horľavosť

Podľa GOST 12.1.044-89 je charakterizovaná horľavosť materiálov, to znamená ich schopnosť horieť. Materiály sa líšia: nehorľavé, ťažko horľavé a horľavé.

Nehorľavé materiály vo všeobecnosti nie sú schopné horieť na vzduchu. Nehorľavé materiály sa môžu vznietiť v prítomnosti vzduchu, ale akonáhle je zdroj plameňa odstránený, nemôžu ďalej samostatne horieť.

Horľavé materiály sú schopné samovznietenia a po odstránení zdroja plameňa môžu ďalej horieť.Tu je dôležité, že kvantitatívne ukazovatele horľavosti často úplne nevypovedajú o požiarnej bezpečnosti kábla.

Index kyslíka

Pre presnejšie posúdenie horľavosti materiálu pri skúške sa používa „kyslíkový index“, ktorý sa rovná minimálnemu objemu kyslíka v zmesi dusík-kyslík, pri ktorom môže trvať stabilné horenie daného materiálu. miesto. Kyslíkový index nižší ako 21 indikuje horľavosť materiálu, to znamená, že takýto materiál môže horieť na vzduchu aj po odstránení zdroja vznietenia.

Koeficient produkcie dymu

Ako je uvedené vyššie, koeficient dymu odráža optickú hustotu dymu počas spaľovania materiálu v testovacej komore alebo v interiéri. Tento parameter je určený fotometrickým záznamom útlmu osvetlenia v dôsledku prechodu svetla cez priestor vyplnený dymom. Americký Národný úrad pre normy napríklad definuje dva pomery dymu: tlejúci a horiaci. Maximálna optická hustota dymu je určená pre rôzne materiály:

Korózna aktivita odplyňujúcich produktov

Podľa obsahu chlorovodíka, bromovodíka, oxidu sírového a fluorovodíka sa podľa odporúčaní IEC hodnotí korozívnosť produktov odplynenia. Na to sa používajú známe analytické metódy, keď sa vzorka zahrieva v spaľovacej komore na teplotu 800 °C počas 20 minút.

Toxicita produktov spaľovania

Prostredníctvom množstva toxických plynov uvoľnených pri spaľovaní, ako sú: oxid uhoľnatý, oxid uhličitý, chlorovodík, fluorovodík, bromovodík, oxid síry, oxid dusíka a kyanovodík sa pri testovaní hodnotí stupeň toxicity produktov spaľovania. materiál zahriaty na teplotu 800 ° C. Známy fakt: hlavne v káblovom priemysle sa na izoláciu používajú PVC izolácie, guma a polyetylén.

Zmes PVC je najmenej horľavý materiál vďaka svojej chemickej štruktúre, v ktorej nie sú v molekulách dvojité väzby a nachádzajú sa v nej atómy chlóru.

V prípade požiaru sa PVC rozkladá a uvoľňuje chlorovodík, ktorý zabraňuje šíreniu ohňa. Ale pri interakcii s vodou alebo parou sa chlorovodík mení na kyselinu chlorovodíkovú, ktorá je veľmi korozívna. Okrem toho je chlorovodík nebezpečný pre ľudí, preto je použitie PVC pri výrobe izolácie pre ohňovzdorné a ohňovzdorné káble obmedzené.

Zvýšená požiarna odolnosť a tepelná odolnosť

Pridaním inhibítorov do PVC je možné zvýšiť jeho požiarnu odolnosť. Takže zavedenie fosfátových zmäkčovadiel, retardérov horenia, plnív - znižuje horľavosť zlúčenín PVC. Zároveň sú tiež znížené emisie plynov v prípade požiaru, pretože inhibítory viažu chlorovodík, ktorý ho vyzráža vo forme nehorľavej miestnosti.

Polyetylén je horľavejší a aby sa polyetylénová izolácia stala nehorľavou, pridávajú sa do nej spomaľovače horenia, ktoré prispievajú k samozhášaniu polyetylénovej izolácie na báze upraveného zloženia. Najbežnejším riešením je zmes oxidu antimonitého a chlórovaného parafínu, vďaka čomu je dosiahnutá výhoda oproti PVC - zníženie emisií plynov, znížená toxicita a nebezpečenstvo pre ľudí.

Čo sa týka gumovej izolácie, guma je najmenej horľavá. polychloroprénový kaučuk, ktorý sa stal široko používaným ako materiál plášťa kábla. Najviac ohňovzdornou gumou je silikónová guma, chlórsulfónovaný alebo chlórovaný polyetylén ("hypalon") a iné polyméry podobné gume.

Polyméry na báze fluórpolymérov, ako je tetrafluóretylén, sú vysoko nehorľavé kvôli ich veľmi vysokému indexu kyslíka a nízkemu odparovaniu.Ale pri teplotách plášťa kábla nad 300 °C sa takéto materiály stávajú toxickými, nebezpečnými pre ľudí a tiež korozívne pre elektrické zariadenia.

Impregnované káble s papierovou izoláciou a hliníkovým plášťom boli prvými ohňovzdornými silovými káblami.

Vysokonapäťové káble značiek TsAABnlG a AABnlG vo zväzkoch nerozširujú horenie a vydržia 20 minút pôsobenia otvoreného ohňa na plášti, to znamená, že požiarna odolnosť týchto káblov bola potvrdená testami.

Ich ochranný kryt má zložitú štruktúru: pár pozinkovaných oceľových pásov a sklolaminátový vankúš pod nárazníkom. Okrem toho je požiarna odolnosť zabezpečená prítomnosťou škrupín, pancierovania a kovových obrazoviek, ktoré pomáhajú zlepšiť kvalitu a požiarnu odolnosť káblov, dokonca aj s plastovou izoláciou.

Keď sa od kábla vyžaduje ohňovzdornosť, potom sa používa pancierový kábel s PVC izoláciou z medených alebo hliníkových vodičov sektorového alebo okrúhleho tvaru. Na jadrá stočené spolu s náplňou je pridaný zvitok polyetyléntereftalátových alebo polypropylénových pásikov, ktoré sú usporiadané s medzerou.

Po nanesení pásov sa vytláčaním vyrobí samozhášavá polyetylénová pásová izolácia. Ďalej sa aplikuje pás polovodičového káblového papiera s medzerou, potom pár oceľových pásov s hrúbkou 0,3 až 0,5 mm tvoriaci pancier. Horné pásy prekrývajú medzery podkladových pásov. Telo je vyrobené z málo horľavej zmesi PVC s hrúbkou 2,2-2,4 mm.

Výsledkom je, že plášť kombinovaný s páskami plne spĺňa požiadavky na spomaľovanie horenia pre káble AVBVng a VBVng, keď sú uložené vo zväzkoch, a to aj napriek pokrytiu z obyčajného PVC.

Niektoré užitočné riešenia pre žiaruvzdorné káble sú pásiky zo sklenenej sľudy cez jadro. Takéto ohňovzdorné zábrany spolu s PVC zmesou zaisťujú dlhodobú odolnosť plášťa kábla voči pôsobeniu plameňa; používajú sa v kábloch pre napätie do 6 kV.

Na protipožiarnu ochranu káblov sú najlepšie formulácie, ktoré pri spaľovaní neuvoľňujú halogenovodík, ako je zosieťovaný polyetylén s retardérmi horenia a minerálnymi plnivami.

Okrem toho sa niekedy na plášť kábla nanášajú emulzné farby a atramenty na vodnej báze s nehorľavými zložkami, a to striekaním alebo natieraním, aby sa zabezpečila dodatočná ochrana kábla. Vrstva je nanesená v hrúbke približne 1,5 mm, pričom prúdová zaťažiteľnosť kábla je znížená len o 5 %.

Široko používané sú žiaruvzdorné káble s minerálnou izoláciou a v oceľových plášťoch, ako sú KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S atď. Tu sú drôty uzavreté v plášťoch zo zliatiny alebo nehrdzavejúcej ocele. Izolácia medzi jadrami a plášťom je vyrobená z oxidu horečnatého alebo periklasu.