Otpornost na toplinu i otpornost na požar kabela i žica, negoriva izolacija

Nemoguće je zamisliti moderni svijet bez žičnih i kabelskih komunikacija, čiji volumen, usput, stalno raste i raste. Velika gustoća električnih kabela u različitim, ne uvijek idealnim uvjetima za izolaciju kabela, povećava opasnost od požara. Primjerice, svake godine u SAD-u zbog požara izazvanih paljenjem kablova državno gospodarstvo pretrpi gubitke od oko 6 milijardi dolara. Dakle, pitanje stvaranja pouzdanih vatrootpornih kabela i žica koje ne šire izgaranje postaje sve hitnije.

Dakle, požarnu sigurnost kabela određuje sljedećih pet pokazatelja:

Izgaranje bez širenja

Pod neširenjem izgaranja podrazumijeva se sposobnost kabela da se sam ugasi odmah nakon prestanka plamena. Ovaj se pokazatelj može kvantificirati duž duljine kabela oštećenog vatrom nakon prestanka plamena.

Optička gustoća dima

Maksimalna specifična optička gustoća medija u prostoru tijekom gorenja eksperimentalnog uzorka kabela karakterizira razinu dima karakterističnu za ovu vrstu kabela tijekom njihovog gorenja. Ovaj parametar odražava koliko se brzo dim širi u prostoriji zahvaćenoj požarom ako je takav kabel uključen. Ovo je važno za određivanje uvjeta za gašenje požara.

Korozivna aktivnost produkata koji ispuštaju plin

Što je veća korozivnost produkata ispuštanja plinova, to je veća šteta od požara. Uz visoku korozivnost produkata ispuštanja plina, električna oprema u prostoriji zahvaćenoj vatrom je uništena. Kvantitativno, ovaj parametar je određen oslobađanjem: klorovodika, bromovodika, sumpor dioksida itd. — od količine takvih aktivnih proizvoda.

Toksičnost plinova

U pravilu, toksičnost ispuštanja plinova dovodi do nesreća i stradavanja u požarima. Ovi otrovni produkti su uglavnom: amonijak, ugljikov monoksid, cijanovodik, sumporovodik, sumporov dioksid itd.

Otpornost na vatru

Kabeli otporni na vatru zadržavaju svoje karakteristike pod utjecajem otvorenog plamena, ovaj pokazatelj se izračunava tijekom vremena - od 15 minuta do 3 sata - tijekom kojeg vremena kabel otporan na vatru može nastaviti raditi.

Izolacija kabela i otpornost na vatru

Požarna sigurnost kabela uglavnom je određena materijalom njegove izolacije i zaštitnog premaza, kao i dizajnom kabela. Polimerni materijali koji se koriste za proizvodnju izolacije karakteriziraju takve parametre zaštite od požara kao što su:

• Zapaljivo;

• Indeks kisika;

• Koeficijent proizvodnje dima;

• Korozivna aktivnost produkata koji ispuštaju plinove;

• Toksičnost produkata izgaranja.

Zapaljivo

Prema GOST 12.1.044-89 karakterizira se zapaljivost materijala, odnosno njihova sposobnost gorenja. Materijali se razlikuju: nezapaljivi, teško gorljivi i zapaljivi.

Nezapaljivi materijali općenito ne mogu gorjeti na zraku. Nezapaljivi materijali mogu se zapaliti u prisutnosti zraka, ali nakon što se ukloni izvor plamena, ne mogu nastaviti gorjeti sami.

Zapaljivi materijali su sposobni za samozapaljenje i mogu nastaviti gorjeti nakon uklanjanja izvora plamena.Ovdje je bitno da kvantitativni pokazatelji zapaljivosti često ne ukazuju u potpunosti na požarnu sigurnost kabela.

Indeks kisika

Za točniju ocjenu zapaljivosti materijala tijekom ispitivanja koristi se "indeks kisika" koji je jednak minimalnom volumenu kisika u smjesi dušik-kisik, pri kojem može trajati stabilno gorenje danog materijala. mjesto. Indeks kisika manji od 21 ukazuje na zapaljivost materijala, odnosno takav materijal može gorjeti na zraku i nakon uklanjanja izvora paljenja.

Koeficijent proizvodnje dima

Kao što je gore navedeno, koeficijent dima odražava optičku gustoću dima tijekom izgaranja materijala u ispitnoj komori ili u zatvorenom prostoru. Ovaj parametar se određuje fotometrijskim snimanjem slabljenja osvjetljenja zbog prolaska svjetlosti kroz prostor ispunjen dimom. Američki nacionalni ured za standarde, na primjer, definira dva omjera dima: tinjajući i plameni. Maksimalna optička gustoća dima određena je za različite materijale:

Korozivna aktivnost produkata koji ispuštaju plin

Prema sadržaju klorovodika, bromovodika, sumpornog oksida i fluorovodika, prema preporukama IEC-a, ocjenjuje se korozivnost produkata isparenja. Za to se koriste poznate analitičke metode, kada se uzorak zagrijava u komori za izgaranje na temperaturu od 800 ° C tijekom 20 minuta.

Toksičnost produkata izgaranja

Preko količine otrovnih plinova koji se oslobađaju pri izgaranju, kao što su: ugljikov monoksid, ugljikov dioksid, klorovodik, fluorovodik, bromovodik, sumporov oksid, dušikov oksid i cijanovodik, procjenjuje se stupanj toksičnosti produkata izgaranja pri ispitivanju materijal zagrijan na temperaturu od 800 °C. Dobro poznata činjenica: uglavnom se u industriji kabela za izolaciju koriste PVC izolacije, guma i polietilen.

PVC spoj je najmanje zapaljiv materijal zbog svoje kemijske strukture, u kojoj nema dvostrukih veza u molekulama, a ima atoma klora.

U slučaju požara PVC se raspada i oslobađa klorovodik koji sprječava širenje požara. Ali u interakciji s vodom ili parom, klorovodik se pretvara u klorovodičnu kiselinu, koja je vrlo korozivna. Osim toga, klorovodik je opasan za ljude, pa je uporaba PVC-a ograničena u proizvodnji izolacije za vatrootporne i vatrostalne kabele.

Povećana otpornost na vatru i otpornost na toplinu

Dodavanjem inhibitora PVC-u moguće je povećati njegovu vatrootpornost. Dakle, uvođenje fosfatnih plastifikatora, usporivača gorenja, punila - smanjuje zapaljivost PVC spojeva. Istodobno se smanjuju i emisije plinova u slučaju požara, budući da inhibitori vežu klorovodik, taložeći ga u obliku nezapaljive prostorije.

Polietilen je zapaljiviji, a kako bi polietilenska izolacija bila negoriva, dodaju joj se usporivači plamena koji doprinose samogašenju polietilenske izolacije na bazi modificiranog sastava. Najčešće rješenje je mješavina antimon trioksida i klorirafina, čime se postiže prednost u odnosu na PVC - smanjena emisija plinova, smanjena toksičnost i opasnost za ljude.

Što se tiče gumene izolacije, guma je najmanje zapaljiva. polikloroprenska guma, koji je postao široko korišten kao materijal za plašt kabela. Najotpornija na vatru je silikonska guma, klorsulfonirani ili klorirani polietilen ("hipalon") i drugi polimeri slični gumi.

Polimeri temeljeni na fluoropolimerima kao što je tetrafluoroetilen vrlo su otporni na plamen zbog vrlo visokog indeksa kisika i niskog isparavanja. Ali pri temperaturama plašta kabela iznad 300°C takvi materijali postaju otrovni, opasni za ljude, a također i korozivni za električnu opremu.

Kabeli s impregniranom papirnom izolacijom i aluminijskim plaštom bili su prvi vatrootporni energetski kabeli.

Visokonaponski kabeli marke TsAABnlG i AABnlG u snopovima ne šire izgaranje i podnose 20 minuta izlaganja otvorenom plamenu na plaštu, odnosno vatrootpornost ovih kabela potvrđena je ispitivanjima.

Njihov zaštitni poklopac ima složenu strukturu: par pocinčanih čeličnih traka i jastuk od stakloplastike ispod branika. Osim toga, otpornost na vatru osigurava prisutnost školjki, oklopa i metalnih zaslona, ​​koji pomažu poboljšati kvalitetu i otpornost na vatru kabela, čak i s plastičnom izolacijom.

Kada se od kabela zahtijeva otpornost na plamen, tada se koristi armirani kabel s PVC izolacijom od bakrenih ili aluminijskih vodiča sektorskog ili okruglog oblika. Na jezgre uvijene zajedno s punjenjem, dodaje se zavojnica od polietilen tereftalata ili polipropilenskih traka, koje su raspoređene s razmakom.

Nakon nanošenja traka ekstruzijom se izrađuje samogasiva polietilenska trakasta izolacija. Zatim se postavlja traka poluvodičkog kabelskog papira s razmakom, zatim par čeličnih traka debljine 0,3 do 0,5 mm koje tvore oklop. Gornji pojasevi pokrivaju praznine donjih pojaseva. Tijelo je izrađeno od nisko zapaljive PVC smjese debljine 2,2-2,4 mm.

Kao rezultat, plašt u kombinaciji s trakama u potpunosti ispunjava zahtjeve za usporavanje plamena za AVBVng i VBVng kabele kada se polažu u snopove, unatoč običnoj PVC presvlaci.

Neka korisna rješenja za vatrostalne kabele su trake od staklenog tinjca preko jezgre. Takve vatrootporne barijere, zajedno s PVC masom, osiguravaju dugotrajnu otpornost plašta kabela na djelovanje plamena; koriste se u kabelima za napone do 6 kV.

Formulacije koje ne ispuštaju halogenide pri gorenju, kao što je umreženi polietilen s usporivačima plamena i mineralnim punilima, najbolje su za zaštitu kabela od požara.

Osim toga, ponekad se emulzijske boje na bazi vode i tinte s nezapaljivim komponentama nanose na plašt kabela, raspršivanjem ili četkom, kako bi se osigurala dodatna zaštita kabela. Sloj se nanosi u debljini od cca 1,5 mm, pri čemu se strujna nosivost kabela smanjuje za samo 5%.

Kabeli otporni na toplinu s mineralnom izolacijom i u čeličnim omotačima, kao što su KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S itd., naširoko se koriste. Ovdje su žice zatvorene u omotače od legure ili nehrđajućeg čelika. Izolacija između jezgri i ljuski izrađena je od magnezijevog oksida ili periklaza.