Топлоустойчивост и огнеустойчивост на кабели и проводници, негорима изолация

Невъзможно е да си представим съвременния свят без кабелни и кабелни комуникации, чийто обем, между другото, непрекъснато расте и расте. Високата плътност на електрическите кабели в различни, не винаги идеални за кабелна изолация условия, увеличава риска от пожари. Например всяка година в САЩ поради пожари, причинени от пожари на кабели, държавната икономика търпи загуби от около 6 милиарда долара. Така че въпросът за създаването на надеждни огнеупорни кабели и проводници, които не разпространяват горенето, става все по-спешен.

И така, пожарната безопасност на кабела се определя от следните пет показателя:

Неразпространение на изгаряне

Неразпространението на горенето се разбира като способността на кабела да се самоизгасва веднага след прекратяване на пламъка. Този индикатор може да бъде количествено определен по дължината на кабела, повреден от пожар след края на пламъка.

Оптична плътност на дима

Максималната специфична оптична плътност на средата в пространството по време на изгаряне на експериментална проба от кабел характеризира нивото на димене, характерно за този тип кабели по време на изгарянето им. Този параметър отразява колко бързо се разпространява димът в помещение, засегнато от пожар, ако такъв кабел е включен. Това е важно за определяне на условията за гасене на пожар.

Корозионна активност на продуктите за отделяне на газ

Колкото по -висока е корозивността на продуктите за отделяне на газ, толкова по -големи са щетите от пожар. При висока корозивност на продуктите за отделяне на газ, електрическото оборудване в помещение, обхванато от огън, се унищожава. Количествено този параметър се определя от отделянето на: хлороводород, бромоводород, серен диоксид и др. — от количеството на такива активни продукти.

Газова токсичност

По правило токсичността на газовите емисии води до аварии и жертви при пожари. Тези токсични продукти са предимно: амоняк, въглероден оксид, циановодород, сероводород, серен диоксид и др.

Огнеустойчивост

Огнеустойчивите кабели запазват своите характеристики под въздействието на открит пламък, този показател се изчислява във времето — от 15 минути до 3 часа — през това време огнеустойчивият кабел може да продължи да работи.

Кабелна изолация и огнеустойчивост

Пожарната безопасност на кабела се определя главно от материала на неговата изолация и защитно покритие, както и от дизайна на кабела. Полимерните материали, използвани за производството на изолация, се характеризират с такива параметри на пожарна безопасност като:

• Запалимост;

• Кислороден индекс;

• Коефициент на производство на дим;

• Корозионна активност на продуктите за отделяне на газ;

• Токсичност на продуктите от горенето.

Запалимост

Според ГОСТ 12.1.044-89 се характеризира горимостта на материалите, тоест способността им да изгарят. Различават се материалите: негорими, трудно горими и горими.

Негорими материали като цяло не са в състояние да изгорят във въздуха. Негоримите материали могат да се възпламенят в присъствието на въздух, но след като източникът на пламък бъде отстранен, те не могат да продължат да изгарят сами.

Запалими материали са способни на самозапалване и могат да продължат да изгарят след отстраняване на източника на пламъка.Важното тук е, че количествените показатели за запалимост често не показват напълно противопожарната безопасност на кабела.

Кислороден индекс

За по-точна оценка на запалимостта на материала по време на изпитването се използва «кислородният индекс», който е равен на минималния обем кислород в азотно-кислородната смес, при който вече може да отнеме стабилно изгаряне на дадения материал място. Индекс на кислород по -малък от 21 показва запалимостта на материала, тоест такъв материал може да гори във въздуха дори след отстраняване на източника на запалване.

Коефициент на производство на дим

Както бе отбелязано по -горе, коефициентът на димоотделяне отразява оптичната плътност на дима по време на изгарянето на материала в камерата за изпитване или на закрито. Този параметър се определя чрез фотометричен запис на затихването на осветлението поради преминаването на светлината през пространство, изпълнено с дим. Националното бюро по стандартите на САЩ например определя две съотношения на дим: за тлеене и за изгаряне с пламъци. За различни материали се определя максималната оптична плътност на дима:

Корозионна активност на продуктите за отделяне на газ

Според съдържанието на хлороводород, бромоводород, серен оксид и флуороводород, съгласно препоръките на IEC се оценява корозивността на продуктите за отделяне на газ. За това се използват известни аналитични методи, когато пробата се нагрява в горивна камера до температура от 800 ° C за 20 минути.

Токсичност на продуктите от горенето

Чрез количеството токсични газове, отделяни по време на горенето, като: въглероден оксид, въглероден диоксид, хлороводород, флуороводород, бромоводород, серен оксид, азотен оксид и циановодород, степента на токсичност на продуктите от горенето се оценява при изпитването на материала се нагрява до температура 800 ° С. Добре известен факт: предимно в кабелната индустрия, PVC изолациите, каучукът и полиетиленът се използват за изолация.

PVC съединението е най -малко запалимият материал поради своята химична структура, в която няма двойни връзки в молекулите и има хлорни атоми.

В случай на пожар PVC се разлага и се отделя хлороводород, който предотвратява разпространението на огъня. Но при взаимодействие с вода или пара, хлороводородът се превръща в солна киселина, която е много корозивна. В допълнение, хлороводородът е опасен за хората, така че използването на PVC е ограничено при производството на изолация за огнеупорни и огнеупорни кабели.

Повишена огнеустойчивост и топлоустойчивост

Чрез добавяне на инхибитори към PVC е възможно да се увеличи неговата огнеустойчивост. Така че, въвеждането на фосфатни пластификатори, огнезащитни средства, пълнители — намалява запалимостта на PVC съединенията. В същото време емисиите на газ в случай на пожар също се намаляват, тъй като инхибиторите свързват хлороводорода, утаявайки го под формата на незапалимо помещение.

Полиетиленът е по-запалим и за да стане негоримата изолация от полиетилен, към нея се добавят огнезащитни средства, които допринасят за самогасенето на полиетиленовата изолация на основата на модифицирания състав. Най -често срещаното решение е смес от антимонов триоксид и хлориран парафин, поради което се постига предимство пред PVC — намалена емисия на газ, намалена токсичност и опасност за хората.

Що се отнася до каучуковата изолация, гумата е най -малко запалима. полихлоропренов каучук, който стана широко разпространен като материал за кабелна обвивка. Най-огнеустойчивият каучук е силиконов каучук, хлоросулфониран или хлориран полиетилен («хипалон») и други полимери като каучук.

Полимерите на основата на флуорополимери като тетрафлуороетилен са силно огнеупорни поради техния много висок кислороден индекс и ниско изпаряване.Но при температура на кабелната обвивка над 300 ° C такива материали стават токсични, опасни за хората, а също и корозивни за електрическото оборудване.

Импрегнираните хартиено изолирани кабели и алуминиева обвивка са първите огнеупорни кабели за захранване.

Кабелите за високо напрежение на марките TsAABnlG и AABnlG в снопове не разпръскват горенето и издържат на 20 минути излагане на открит пламък върху обвивката, тоест огнеустойчивостта на тези кабели е потвърдена при изпитания.

Защитното им покритие има сложна структура: чифт поцинковани стоманени ленти и възглавница от фибростъкло под бронята. Освен това огнеустойчивостта се осигурява от наличието на снаряди, брони и метални екрани, които спомагат за подобряване на качеството и огнеустойчивостта на кабелите, дори с пластмасова изолация.

Когато се изисква забавяне на пламъка от кабела, тогава се използва брониран кабел с PVC изолация от медни или алуминиеви проводящи жила с секторна или кръгла форма. Върху сърцевините, усукани заедно с пълнежа, се добавя намотка с полиетилен терефталатни или полипропиленови ленти, които се подреждат с празнина.

След нанасяне на лентите се извършва самогасеща изолация от полиетиленов колан чрез екструзия. След това се нанася лента от полупроводяща кабелна хартия с пролука, след това чифт стоманени ленти с дебелина от 0,3 до 0,5 мм, образуващи броня. Горните колани покриват празнините на подлежащите колани. Корпусът е изработен от ниско запалима PVC-смес с дебелина 2,2-2,4 мм.

В резултат на това обвивката, комбинирана с ленти, напълно отговаря на изискванията за забавяне на горенето за кабели на марките AVBVng и VBVng, когато са поставени на снопове, въпреки покритието от обикновен PVC.

Известни полезни решения за огнеупорни кабели са ленти от стъклена слюда над жила. Такива огнеупорни бариери, заедно с PVC-съединение, осигуряват дълготрайна устойчивост на кабелната обвивка към действието на пламъка; те се използват в кабели за напрежение до 6 kV.

Съставите, които не отделят водородни халогениди при горене, като омрежен полиетилен със забавители на горенето и минерални пълнители, са най-добрите за защита на кабелите от пожар.

Освен това понякога бои и мастила на основата на водна емулсия с негорими компоненти се нанасят върху обвивката на кабела, чрез пръскане или четка, за да се осигури допълнителна защита на кабела. Слоят се нанася с дебелина приблизително 1,5 мм, докато текущата товароносимост на кабела се намалява само с 5%.

Широко се използват топлоустойчиви кабели с минерална изолация и в стоманени обвивки, като KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S и др. Тук проводниците са затворени в обвивки от легирана или неръждаема стомана. Изолацията между сърцевините и обвивките е направена от магнезиев оксид или периклаза.