Особливості конструкції та використання кабелів з підвищеною пожежостійкістю
22.01.2010 01:05
Сьогодні у зв’язку із зростаючою кількістю енергонасичених об’єктів і всезростаючою протяжністю кабельних трас, що прокладаються в цих об’єктах, особливої важливості набула проблема пожежної безпеки кабельних комунікацій. Багаточисельні пожежі в кабельних трасах об’єктів найрізноманітнішого призначення, у тому числі і особливо відповідальних, показали, що цю проблему неможливо вирішити лише за рахунок використання традиційних систем автоматичного пожежогасіння та конструктивних протипожежних заходів, таких як установлення вогнестійких переділів, вживання тонкошарових покриттів, що не поширюють горіння, та інше. Тому в країнах Євросоюзу, США, Японії та інших промисловорозвинених країнах пожежна безпека протяжних кабельних трас в першу чергу вирішується за рахунок створення та найширшого вживання нових конструкцій, вогнестійких пожежобезпечних кабелів, здатних успішно функціонувати не менш ніж 90 хвилин в умовах поширення вогню в кабельних комунікаціях. До кабелів, здатних успішно функціонувати не менше 1,5 години в умовах виникнення пожежі в кабельних трасах, в першу чергу відносяться безгалогенні вогнетривкі кабелі, відмітними властивостями яких є: відсутність поширення горіння при груповій прокладці і відсутність виділення корозійних газів (кабелі виконання «HF»), а також (окрім відсутності поширення горіння при груповій прокладці) низьке димогазовиділення та вогнестійкість (кабелі виконання «FR»).
Про нормативи
Якщо до середини 80-х років минулого століття основною вимогою пожежної безпеки за стандартом ДСТУ 12176–76 було непоширення горіння одиночним зразком кабелю під час випробування, то сьогодні, за Державними будівельними нормами ДБН Ст.1.1–7-2002 до зразків кабелю пред’являється більш широкий комплекс вимог. До цих вимог належать, зокрема:
- нерозповсюдження горіння кабелів, прокладених пучком, згідно ДСТУ 12.2007–75 пункт 2 та ДСТУ 12176–89 пункт 3 на відповідність «Категорії А»;
- нормування димоутворення та виділення хлористого водню при горінні та тлінні, згідно ДБН В.1.1–7-2002 пункт 2.6 та ДСТУ 12.1.044–89 пункт 2.14 на відповідність «Категорії Д 2»;
- корозійна активність і токсичність продуктов горіння, згідно ДБН В.1.1–7-2002 пункт 2.7 та ДСТУ 12.1.044–89 пункт 2.16 на відповідність «Категорії Т 1».
Для окремих категорій кабелів, які повинні функціонувати в умовах пожежі, базовою вимогою є вогнестійкість кабелю спільно з системою кабельних лотків. Дані кабелі забезпечують надходження електроенергії до устаткування, робота якого в умовах пожежі обов’язкова для проведення швидких та безпечних рятувальних дій. В даний час особлива увага приділяється безпеці людей, що знаходяться в будівлі, охопленій пожежею. Тому дуже важлива надійність систем оповіщення про пожежу та систем, що забезпечують безпечну евакуацію людей. Кабелі та система кабельних лотків повинні відповідати ДБН В.1.1–7-2002. Згідно цьому стандарту випробування кабелю повинні проводитися по нормі ДСТУ Б Ст. 1.1–11:2005. Система металевих оцинкованих лотків повинна відповідати нормі ДСТУ Б В.1 1–4-98 на здатність збереження функціональності та класифікується на 2 групи по категоріях Е (Р) — 30 або Е (Р) — 90. Ця норма відноситься до класу напруги до 1 кВ.
Вогнестійкість та низьке димогазовиділення безгалогенних кабелів
Розглянемо детальніше такі відмітні властивості безгалогенних кабелів, як їх вогнестійкість та токсичність газів, що виділяються з них у процессі горіння. Вогнестійкість кабелів, яка характеризується їх здатністю зберігати працездатність при дії відкритого полум’я протягом встановленого нормативами часу, визначається такими параметрами, як час вогнестійкості, температура відкритого полум’я, робоча напруга, умови прокладки кабелю та ін. Для кабелів виконання «FR» нормована вогнестійкість згідно вимогам міжнародних стандартів не має бути менше 90 хвилин, що відповідає збереженню працездатності кабелю у вогні протягом цього часу при температурі від + 950°С до + 1050°С. Така вогнестійкість безгалогенних кабелів досягається за рахунок використання в них електроізоляційних FR-материалів, що не втрачають своїх діелектричних властивостей навіть при таких високих температурах. Одним з таких матеріалів є слюда, яку склеюють із склотканиною за допомогою кремнійорганічного лаку. У сучасних безгалогенних кабелях підвищеного вогнестійкого FR — виконання використовуються також термічні бар’єри із слюдовмістних стрічок, і, крім того, в них не допускається вживання алюмінієвих жил, оскільки температура топлення алюмінію складає 660°С. Окрім вогнестійкості, виключно важливою характеристикою сучасних конструкцій кабелів є токсичність газів, що виділяються при їх горінні. До токсичних продуктів газовиділення відносяться: ціаністий водень (HCN), аміак (NН3), діоксид сірки (SO2), сірководень (H2S), оксид вуглецю (З), альдегіди, феноли і деякі інші з’єднання. Такі полімерні композиції, як поліетилен, композиції ПВХ, які широко застосовуються для кабелів загальнопромислового виконання і кабелів виконання «нг», по токсичності продуктів, що виділяються при горінні, відносяться до класу високонебезпечних (ВН) матеріалів, в той час, як ПВХ композиції зниженої пожежної небезпеки відносяться до класу помірно (ПН) та малонебезпечних (МН) речовин.
Вдосконалення кабелів у напрямку підвищення їх пожежної безпеки
Не дивлячись на досягнуті в кінці минулого та на початку нинішнього століття великі успіхи у створенні нових конструкцій вогнетривких електроенергетичних кабелів, в даний час успішно здійснюються нові проекти, направлені на подальше підвищення пожежної безпеки кабельно-провідникової продукції. Так, для зниження ризиків виникнення пожежі в кабельних комунікаціях і її подальшого поширення розробляються нові типи кабелів, до складу конструкції яких вводяться додаткові елементи у вигляді алюмінієвих або сталевих оболонок або ж металевих екранів, розділових шарів, вогнестійких бар’єрів, вогнезахисних покриттів, внутрішньої екструдованої оболонки та інше. Ще один напрям подальшого підвищення пожежної безпеки кабельних конструкцій пов’язаний з вживанням для ізоляції, заповнювача і оболонки кабелів нових матеріалів зниженої горючості. В рамках цього напряму розробляються нові термопластичні безгалогенні композиції на основі поліолефінів, застосовуються важкозаймисті компаунди, використовуються також композиції з ПВХ пластикату зниженої пожежонебезпеки. Крім того, замість ПВХ застосовуються нові HFFR-матеріали, тобто матеріали, що не містять галогенів та мають високу вогнестійкість. Ефективним виявилося також введення в полімерні матеріали технологічних добавок — стабілізаторів, наповнювачів, а також антипиренів та полімерних матеріалів, що перешкоджають горінню. Оскільки оберігаюча дія антипиренів, що є екологічно чистими вогнезахисними добавками, достатньо не описана, зупинимося декілька детальніше на механізмі їх дії.
Оберігаюча дія антипиренов визначається:
- низькою температурою їх плавління з утворенням щільної плівки, що перегороджує доступ кисню до матеріалу;
- їх розкладанням при нагріванні з виділенням інертних газів або пари, що утрудняють займання газоподібних продуктів розкладання матеріалу кабелю;
- поглинанням великої кількості теплоти, що витрачається на їх плавлення, випаровування та дисоціацію, що оберігає просочені матеріали від нагрівання до температури їх розкладання;
- підвищеним вуглеутворенням просочених матеріалів при їхньому термічному розкладанні за рахунок кислот, що утворюються.
У складі антипірену можуть бути одночасно присутні елементи полум’ягасіння , а також елементи, що впливають на хід піролізу полімерів. Наявність цих елементів в антипірені в змозі зупинити поширення вогню, якщо спалах кабелів все ж стався.
