Негорими и неразпространяващи горенето кабели
Начало > Електроапаратурa > Статии > Сп. Инженеринг ревю - брой 8, 2009
Част II. Съвременни технологии и приложението им в кабелопроизводството
В предишния брой на сп. Инженеринг ревю открихме актуалната тема за негорими и неразпространяващи горенето кабели специално изпълнение. В материала бе подчертано, че по отношение на кабелите, използвани в индустриалните производства, важат редица нормативно регламентирани изисквания. Изброени бяха стандарти, отнасящи се до кабели с приложения в промишлеността, сред които документите към Директива 73/23 “Ниско напрежение” на Европейския съюз. Към тях принадлежат БДС ЕN 50265, БДС ЕN 50266, БДС ЕN 50267 и БДС ЕN 50268, чрез които се регламентират общите методи за изпитване на кабели на огън. Посредством стандарта БДС ЕN 60332 са регламентирани изискванията по отношение изпитването на електрически и оптични кабели на въздействие с огън. Друг стандарт - БДС ЕN 60811, се отнася до материалите за изолация и обвивка на електрически кабели. Рамката се формира и от стандартите БДС НD 21 “Кабели с поливинилхлоридна изолация за обявено напрежение до 450/750 V, включително” и БДС НD 22 “Кабели с каучукова изолация за обявено напрежение до 450/750 V, включително”.
В статията бе обърнато специално внимание на огнеустойчиви материали, например еластомери на полиуретанова основа, които се тестват в момента и се приемат като много перспективни. Подчертано бе, че не трябва да се разчита само на негорими кабели, а да се разработват цялостни кабелни системи, устойчиви на разпространението на пожар. За целта се използва специална пожаробезопасна кабелна арматура. В настоящия материал продължаваме темата с:
Гелове и замазки за кабели в експлоатация
Усилено се работи и в друго направление – изработване на гелове и замазки за съществуващи кабели (фиг. 1). Целта е кабелите в експлоатация да придобият нови качества. Съществен въпрос е, че когато сградата вече е построена, изграждането на нова структурна кабелна система не винаги е лесно. Именно в подобни приложения се използват иновативните гелове и замазки, които увеличават пожаробезопасността.
Друго не по-малко важно направление, в което се работи усилено, е ремонтът на повредени външни повърхности на кабели (фиг. 2 и фиг. 3) в посока повишаване на пожароустойчивостта.
Нова е и системата, използваща специални безхалогенни блокове и модули от пожароустойчив еластомерен каучук, покриващи вече положен кабел. По този начин се постига ограничаване на пожар в кабелен тунел.
Друго направление включва разработване на специални флуиди за запълване на PVC кабелите
Технологията предвижда запълване на пространството между жилата на обикновен PVC кабел и превръщането му в пожароустойчив. Големи средства се инвестират в превръщането на PVC кабелите в пожароустойчиви, тъй като използването им е масово. Също така е известно, че при пожар те отделят много гъст дим. Той е токсичен и през него се вижда трудно, което прави борбата с пожара много трудна. Димът, отделян от PVC кабелите, смесен с водните пари, образува солна киселина, която, както е известно, силно корозира стоманената арматура.
Също така е разработен абсолютно безхалогенен PVC кабел. Разработено е покритие на керамична основа, способно да се противопостави на въглеводороден тип пожари при температура 1100 °С и топлинен поток 160 kW/m2. Това са високи стойности, което е видно от факта, че температурата на топене на медта е 1050 °С. Изумително е, също така, че кабелът е годен за работа в продължение на един час при тези условия. Провеждат се изпитания и на нови видове кабели, издържащи 1000 °С и топлинен поток 160 kW/m2 в продължение на 3 часа.
Термини в областта
Кабелите са стотици, ако не и хиляди видове, типове и класове в зависимост от изработката и предназначението си. Поради различните национални стандарти трудно се намира лесна за ползване обща класификация. На българския пазар се предлага голямо разнообразие от негорими и неподдържащи горенето кабели (фиг. 4 и фиг. 5).
В началото на статията бяха изброени английските термини, използвани в областта. Различните производители използват различни наименования, сред които Power Cables, PVC Insulated Cables, PVC Insulated Power Cables, Fire & Heat Resistant Cables, Transducer Cables, XLPE Insulated Cables, XLPE Insulated Power Cables, Rubber Insulated Cables, Aerial Cables, Control Cables, Prefabricated Branch Cables, Copper Wire, Aluminum Conductor, Instrumentation Cables, Mining Purpose Cables, Aviation Cables, Shipboard Cables, Low-Smoke No-Halogen Cables и др.
При изработката на негорими и неподдържащи горенето кабели се използват различни изолационни материали. Сред тях са:
Покрити жила от медна или стоманена лента (броня)
(фиг. 4, 5, 6 и 7). Приема се като сравнително остарял метод, който е с ограничени възможности. Кабелите, изработени по тази технология, се отличават с понижена горимост. По-евтини са от другите видове кабели. От качеството на използваните материали зависи експлоатационното поведение на кабелите.
Друг, широко използван изолационен материал, е поливинилхлоридът с наименование Polychloroethene
Наричан широко ПВЦ, както и PVC, този полимер се получава при полимеризация на винилхлорид. Полимеризацията му се провежда във водни разтвори, съдържащи емулгиращи агенти или стабилизатори на суспензията. Все по-широко се използва и блок-полимеризацията. Поливинилхлоридът се смесва с различни пластификатори, стабилизатори, пълнители, пигменти и др.
Този материал издържа продължителен период от време на температури до 105 °С, но става крехък при колебания на температурата. Сериозен недостатък на материала е отделянето на хлороводород, въглероден оксид и други хлорсъдържащи съединения при горенето му. За това е добре кабелите, изработени с ПВЦ, да са безхалогенни (фиг. 6). Характерно за тях е, че защитават по-добре предметите, тъй като в процеса на горене не се освобождават корозионни газове. Също така предвид използването на вода за гасене, не се образуват агресивни киселини (най-вече солна киселина), които да причиняват последващи щети.
ПВЦ кабелите са подходящи за използване в електрически инсталации за аварийно захранване, сигнализация и контрол на важни обекти. Сред приложенията им са електроцентрали (ТЕЦ и АЕЦ), трансформаторни подстанции, подземни железници, летища; обществени сгради – болници, хотели, театри, кина, обществени и търговски центрове. Става въпрос за места с голяма концентрация на човешки и материални ресурси, чиято сигурност в случай на пожар трябва да бъде гарантирана. Водещите производители предлагат кабели с ПВЦ, отговарящи на изискванията за огнеустойчивост, съгласно VDE 0472, част 814, и ІЕС 331, до 180 минути.
Изолационен материал, намиращ приложение в областта, е омреженият полиетилен или crosslinking polythene. Използват се още наименованията HDXLPE, XLPE и PEX. Омрежването е процес, при който линейните макромолекули на полиетилена формират напречни връзки помежду си. Получената по този начин структура се характеризира с подобрена, и то значително устойчивост на материала на високи температури, вътрешно налягане и износване, вследствие триене. Също така омрежването позволява значително да се подобрят електрическите и механичните характеристики на полиетилена. Образуваните къси вериги са нестабилни и бързо се свързват помежду си в структура, подобна на кристална решетка. Кабелите с омрежен полиетилен се използват при максимална температура от 250 °С в режим на късо съединение.
Като изолационен материал се използва и Силикон
Представлява смесен органично-неорганичен полимерен материал с химична формула [R2SiO]n, където R е органична група, като метил или етил. Силиконът има течна, желеобразна или твърда консистентност. Намира разнообразно приложение, като най-обществено популярни са имплантите в козметичната хирургия. Използва се и като лепилен, смазочен или изолационен материал в строителството и машиностроенето. Тъй като английската дума за силиций звучи подобно на тази за силикона, нерядко у нас се допуска грешката силиций да се превежда като силикон.
В електротехниката се използва изолация от каучукови смеси със силициев двуокис, които са устойчиви на органични киселини и разтвори. Изолацията е устойчива и на нефтопродукти, както и на кислород и озон. Обикновено тези кабели са облечени с обвивка от стъклотъкан, която им придава по-голяма механична здравина. Работят успешно в температурния диапазон от - 60 до 180 °С и временно могат да понесат температури от порядъка на 200 °С.
Силиконовите кабели са подходящи за инсталации, изложени на въздействието на високи температури, както в сухи и влажни помещения, така и на открито. Използват се като гъвкава връзка, подложена на ниски механични натоварвания в слънчеви инсталации, леярни, стоманодобивни заводи, сауни и други. Добре е да се има предвид, че силиконовите кабели са доста скъпи кабели, както и всички пожароустойчиви кабели.
Тефлоновият кабел
е сред групата на пожароустойчивите кабели. Известно е, че тефлонът е търговско наименование на полимерното съединение политетрафлуоретилен (ПТФЕ), открито от Рой Планкет, работещ в компанията DuPont, през 1938 г. ПТФЕ се отличава с най-малкия коефициент на триене от всички твърди вещества. Използва се широко като незалепващо покритие за кухненско оборудване. ПТФЕ има много ниска степен на химическа активност и се използва в съдове и тръби за съхраняване на силно активни химикали. Температурата му на топене варира от 260 °C (FEP) до 327 °C (ПТФЕ) в зависимост от конкретния полимер. Материалът се отличава с много добри електрически параметри, което го прави приложим за изолиране на кабели, съединители и др. ПТФЕ запазва устойчивостта и стабилността си дори при температури от порядъка на -200 °C. За момента приложението му е основно за контролни кабели. Цената му е още сравнително висока. Стойността на суровия тефлон започва от 3 $/kg и достига 10 $/kg.
При работа над 200 °С постоянна работна температура, всички използвани изолации трябва да са с минерален произход.
Приложение на пожаро-устойчивите кабели
Пожароустойчивите кабели се използват във всички приложения, към които са поставени високи изисквания по отношение на сигурността. Както вече бе споменато, такива кабели се инсталират задължително в индустриални предприятия, АЕЦ, ТЕЦ, подстанции ВН., обществени сгради, хотели, подземни железници, болници, аварийни евакуационни комуникации и др. Друг отрасъл, в който използването на пожароустойчиви кабели е задължително, е транспортът, включително – въздушният и морският, както и в космически кораби.
Задължително се използват за захранване на противопожарни помпи и алармени системи, асансьори и търговски центрове. Те помагат за защита на човешкия живот в случай на пожар в публични или индустриални инсталации.
Използват се както не поддържащи горенето силови кабели, така и контролни кабели.
Класове кабели
Пожароустойчивите кабели се означават с две букви. Първата буква дава информация за работоспособността на кабела при определена температура, а втората за издръжливостта му на механично напрежение и огън.
l Първа буква в обозначението: А - 650 °С - работоспособен до 3 h; B - 750 °С - работоспособен до 3 h; C - 950 °С - работоспособен до 3 h; S - 950 °С - работоспособен до 20 min; W - устойчив на огън и вода.
l Втора буква в обозначението: Х – 650 °С; Y – 750 °С; Z – 950 °С.
Вижте още от Електроапаратурa
Новият брой 8/2024
