Печать
Опубликовано: 02 апреля 2014 02 апреля 2014
Просмотров: 5422 5422

 

Пожары на ряде объектов с высокой концентрацией электрических кабелей показали, что традиционные типы кабелей не удовлетворяют современным требованиям пожарной безопасности. В частности, при прокладке в пучках они распространяют горение, выделяют много дыма и не способны передавать электрическую энергию при воздействии открытого пламени.

 

Основные способы снижения горючести кабельного изделия, которые используются при конструировании, показаны на рис. 1.

   

Рис. 1 Основные способы снижения горючести кабельного изделия.

 

Выбор материалов пониженной горючести при конструировании кабелей, не распространяющих горение, является основным техническим приемом, однако с учетом областей применения и уровня требований по пожарной безопасности все шире используется введение дополнительных элементов конструкции. Особенно это характерно для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена или других горючих изоляционных материалов.

В качестве критерия соответствия кабелей требованиям по нераспространению горения по стандарту МЭК 332-3 принято значение эквивалентного кислородного индекса Киэкв. КИ материала равен минимальному объему кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно устойчивое горение материала. значение КИэкв для не распространяющих горение кабелей должно быть не менее 29. Это значение в большинстве случаев достижимо при использовании в качестве оболочки ПВХ композиции с кислородным индексом 32 и более.

Значение эквивалентного кислородного индекса определяется по формуле:

КИэкв = ΣVi·KИi/Σvi , 

                                              

где Vi - объем i-го материала в кабеле, л/м; n - число полимерных материалов в конструкции кабеля; КИi - кислородный индекс i-го материала. 

Рассчитанные значения КИэкв и сам критерий КИэкв характерны для кабелей с оболочкой из ПВХ-пластиката с высокими значениями выделения хлористого водорода при горении (24%). При использовании безгалогенных полимерных композиций и ПВХ-пластикатов с низким выделением хлористого водорода при горении этот критерий является недостаточным. Здесь должна использоваться совокупность других параметров, характеризующих горючесть материалов. 

Основными показателями кабелей, имеющих повышенные параметры пожарной безопасности, являются:

1.      нераспространение горения по кабельным коммуникациям при групповой прокладке кабелей с высокой концентрацией горючей массы. Кабели, не распространяющие горение, (в исполнении «нг») способны к самозатуханию после прекращения воздействия источника пламени. В 1984 – 1986 годах в ВНИИ кабельной промышленности были разработаны кабельные изделия массового применения, которые не распространяют горение при групповой прокладке. Для производства кабелей этого типа ежегодно использовалось около 7 тыс. т ПВХ-пластиката.

2.      пониженное выделение дыма, коррозийно-активных и опасных для здоровья продуктов горения, обеспечиваемое кабелями с применением при их изготовлении новой серии пластикатов пониженной пожарной опасности (с индексом «LS» - low smoke) и кабели с оболочкой из материалов, не содержащих галогенов (с индексом «HF» - halogen free); безгалогенные HF – кабели характеризуются более низкой по сравнению с LS- кабелями дымообразующей способностью и пониженной кислотностью газов, выделяемых при горении;

В конце 90-х годов возникла проблема снижения коррозионной активности продуктов дымо-газовыделения при горении. Выделение большого количества дыма при горении кабелей с поливинилхлоридной или резиновой изоляцией стало препятствием для использования средств пожаротушения.

Фирмой "Проминвест Пластик" (Украина) и ВНИИ кабельной промышленности были разработаны композиции пониженной пожарной опасности для изоляции, заполнения и оболочки для новой серии кабелей, не распространяющих горение с пониженным дымо- и газовыделением. Эти композиции по сравнению с традиционно используемыми аналогичными материалами имеют более высокие значения кислородного индекса; пониженные параметры дымообразования при низких значениях массовой доли хлористого водорода, выделяющегося при горении; меньшую удельную теплоту сгорания. В обозначениях продукции с применением новых композиций пониженной пожарной опасности используется индекс "НГ-LS" (LS-low smoke).

Для кабелей, предназначенных для эксплуатации в сооружениях с закрытым объемом, например, коммуникации в метро, в жилых и общественных зданиях, нормирован показатель токсичности продуктов горения по ГОСТ 12.1.044. При горении ПВХ-композиций выделяются такие токсичные вещества, как CO, CO2, HCl, альдегиды, фенолы. Установлено, что композиции, применяемые для кабелей типа "НГ-LS", относятся по показателю "токсичность продуктов горения" к группе малоопасных веществ.

Благодаря низкой дымообразующей способности новых ПВХ композиций изоляции и оболочки кабелей "НГ-LS" указанные изделия удовлетворяют стандартам МЭК 61034-2 по оптической плотности дыма при испытании в режимах горения и тления.

Для ряда отраслей техники требуются кабели и провода, не выделяющие при пожаре хлористый водород. Отличительной особенностью безгалогенных кабелей является то, что полимерные материалы для изоляции, оболочки и других элементов конструкции при горении выделяют галогеносодержащие газы в относительно малом количестве.      

Механизм действия безгалогенных неорганических наполнителей:

Тригидрата алюминия (разложение при 200°С)

2AL(OH)3AL2O3 + 3H2O      (-300 кДж/моль)

Гидрооксид магния (разложение при 300°С)

Mg(OH)2MgO + H2O(-330 кДж/моль)

-       Эндотермическая реакция разложения, сопровождающая понижением температуры;

-       Разложение сопровождается образованием воды, пары которой разбавляют горючие газы и экранируют поверхность полимера от воздействия кислорода;

-       Образующиеся оксиды действуют как изолирующий слой. 

 3. обеспечение функционирования кабелей при пожаре объекта заданное время – от 30 минут до 3 часов (огнестойкие кабели с индексом «FR» - fire resistance).

Основное отличие конструкции огнестойких кабелей – в наличии термического барьера, который и придает изделию огнестойкость (например, из слюдосодержащих лент типа Элмикатекс 54509 производства фирмы "Элинар», наложенных обмоткой поверх токопроводящих жил). Силовые кабели могут изготавливаться в огнестойком исполнении и с безгалогенной оболочкой (марки типа FR-HF).