Kaapeleiden ja johtojen lämmönkestävyys ja palonkestävyys, palamaton eristys

On mahdotonta kuvitella modernia maailmaa ilman langallista ja kaapeliviestintää, jonka määrä muuten kasvaa ja kasvaa jatkuvasti. Sähkökaapeleiden suuri tiheys erilaisissa, ei aina ihanteellisissa olosuhteissa kaapelin eristykseen, lisää tulipalon vaaraa. Esimerkiksi Yhdysvalloissa joka vuosi kaapelipalojen aiheuttamien tulipalojen vuoksi valtion talous kärsii noin 6 miljardin dollarin tappiot. Joten kysymys luotettavien palonkestävien kaapeleiden ja johtojen luomisesta, jotka eivät levitä palamista, on yhä kiireellisempi.

Joten kaapelin paloturvallisuus määritetään seuraavilla viidellä indikaattorilla:

Ei-etenevä palaminen

Palamisen leviämättömyydellä tarkoitetaan kaapelin kykyä sammua itsestään välittömästi liekin sammumisen jälkeen. Tämä indikaattori voidaan mitata tulipalon vaurioittaman kaapelin pituudelta liekin loppumisen jälkeen.

Savun optinen tiheys

Väliaineen suurin ominaisoptinen tiheys tilassa kokeellisen kaapelinäytteen polton aikana luonnehtii tämän tyyppisille kaapeleille ominaista savutasoa niiden palamisen aikana. Tämä parametri kertoo, kuinka nopeasti savu leviää tulipalossa olevaan huoneeseen, jos tällainen kaapeli on kytketty päälle. Tämä on tärkeää tulipalon sammutusolosuhteiden määrittämiseksi.

Kaasua poistavien tuotteiden korroosioaktiivisuus

Mitä korkeampi kaasua poistuvien tuotteiden syövyttävyys on, sitä suurempi on palovaurio. Kaasupäästöjen korkealla syövyttävyyden vuoksi tulen peittämän huoneen sähkölaitteet tuhoutuvat. Kvantitatiivisesti tämä parametri määräytyy seuraavien aineiden vapautumisen perusteella: vetykloridi, bromivety, rikkidioksidi jne. — tällaisten aktiivisten tuotteiden määrästä.

Kaasun myrkyllisyys

Kaasupäästöjen myrkyllisyys johtaa pääsääntöisesti onnettomuuksiin ja tapaturmiin tulipaloissa. Näitä myrkyllisiä tuotteita ovat pääasiassa: ammoniakki, hiilimonoksidi, syaanivety, rikkivety, rikkidioksidi jne.

Tulenkestävä

Palonkestävät kaapelit säilyttävät ominaisuutensa avoimen liekin vaikutuksesta, tämä indikaattori lasketaan ajan kuluessa - 15 minuutista 3 tuntiin - jonka aikana palonkestävä kaapeli voi jatkaa toimintaansa.

Kaapelin eristys ja palonkestävyys

Kaapelin paloturvallisuus määräytyy pääasiassa sen eristeen ja suojapinnoitteen materiaalin sekä kaapelin rakenteen perusteella. Eristeiden valmistukseen käytetyille polymeerimateriaaleille on tunnusomaista seuraavat paloturvallisuusparametrit:

• Syttyvyys;

• Happi-indeksi;

• Savun tuotantokerroin;

• Kaasua poistavien tuotteiden korroosioaktiivisuus;

• Palamistuotteiden myrkyllisyys.

Syttyvyys

GOST 12.1.044-89:n mukaan materiaalien syttyvyys on karakterisoitu, eli niiden kyky palaa. Materiaalit vaihtelevat: palamaton, vaikeasti palava ja palava.

Palamattomat materiaalit eivät yleensä pysty palamaan ilmassa. Palamattomat materiaalit voivat syttyä ilman läsnä ollessa, mutta kun liekin lähde on poistettu, ne eivät voi jatkaa palamista itsestään.

Syttyvät materiaalit voivat syttyä itsestään ja voivat jatkaa palamista liekin lähteen poistamisen jälkeen.Tässä on tärkeää, että kvantitatiiviset syttymisindikaattorit eivät usein kerro täysin kaapelin paloturvallisuutta.

Happiindeksi

Materiaalin syttyvyyden tarkempaan arviointiin testin aikana käytetään "happiindeksiä", joka on yhtä suuri kuin typpi-happiseoksen hapen minimitilavuus, jolla tietyn materiaalin vakaa palaminen voi kestää paikka. Alle 21 happiindeksi ilmaisee materiaalin syttyvyyden, eli materiaali voi palaa ilmassa myös sytytyslähteen poistamisen jälkeen.

Savun tuotantokerroin

Kuten edellä mainittiin, savukerroin heijastaa savun optista tiheyttä materiaalin palamisen aikana testikammiossa tai sisätiloissa. Tämä parametri määritetään tallentamalla fotometrisesti valon vaimennus, joka johtuu valon kulkemisesta savulla täytetyn tilan läpi. Esimerkiksi Yhdysvaltain kansallinen standardivirasto määrittelee kaksi savusuhdetta: kytevän ja liekin. Suurin savun optinen tiheys määritetään eri materiaaleille:

Kaasua poistavien tuotteiden korroosioaktiivisuus

Kloorivedyn, bromidin, rikkioksidin ja fluorivedyn pitoisuuksien mukaan IEC:n suositusten mukaisesti arvioidaan kaasua poistuvien tuotteiden syövyttävyys. Tätä varten käytetään tunnettuja analyyttisiä menetelmiä, kun näytettä kuumennetaan polttokammiossa 800 °C:n lämpötilaan 20 minuutin ajan.

Palamistuotteiden myrkyllisyys

Palamisen aikana vapautuvien myrkyllisten kaasujen, kuten: hiilimonoksidi, hiilidioksidi, kloorivety, fluorivety, bromivety, rikkioksidi, typpioksidi ja vetysyanidi, määrän perusteella arvioidaan palamistuotteiden myrkyllisyysaste testattaessa materiaali lämmitetty 800 °C:een. Tunnettu tosiasia: pääasiassa kaapeliteollisuudessa käytetään eristykseen PVC-eristeitä, kumia ja polyeteeniä.

PVC-yhdiste on kemiallisen rakenteensa vuoksi vähiten syttyvä materiaali, jonka molekyyleissä ei ole kaksoissidoksia ja on klooriatomeja.

Tulipalon sattuessa PVC hajoaa ja vapauttaa kloorivetyä, joka estää palon leviämisen. Mutta kun kloorivety on vuorovaikutuksessa veden tai höyryn kanssa, se muuttuu suolahapoksi, joka on erittäin syövyttävää. Lisäksi kloorivety on vaarallista ihmisille, joten PVC:n käyttö on rajoitettua tulenkestävän ja tulenkestävän kaapelin eristyksen valmistuksessa.

Lisääntynyt palonkestävyys ja lämmönkestävyys

Lisäämällä inhibiittoreita PVC:hen on mahdollista lisätä sen palonkestävyyttä. Joten fosfaattipehmittimien, palonestoaineiden, täyteaineiden käyttöönotto vähentää PVC-yhdisteiden syttyvyyttä. Samalla myös kaasupäästöt tulipalon sattuessa vähenevät, sillä inhibiittorit sitovat kloorivetyä ja saostavat sen palamattoman huoneen muodossa.

Polyeteeni on syttyvämpi, ja polyeteenieristeen tekemiseksi palamattomaksi siihen lisätään palonestoaineita, jotka edistävät polyeteenieristeen itsestään sammumista modifioidun koostumuksen perusteella. Yleisin ratkaisu on antimonitrioksidin ja klooratun parafiinin seos, jonka ansiosta saavutetaan etu PVC:hen verrattuna - pienempi kaasupäästö, pienempi myrkyllisyys ja vaara ihmisille.

Mitä tulee kumieristykseen, kumi on vähiten syttyvää. polykloropreeni kumi, jota käytettiin laajalti kaapelin vaippamateriaalina. Palonkestävin kumi on silikonikumi, kloorisulfonoitu tai kloorattu polyeteeni ("hypalon") ja muut kumimaiset polymeerit.

Fluoripolymeereihin, kuten tetrafluorieteeniin, perustuvat polymeerit ovat erittäin tulenkestäviä erittäin korkean happiindeksinsä ja alhaisen haihtumiskykynsä vuoksi, mutta yli 300°C kaapelin vaipan lämpötiloissa tällaiset materiaalit tulevat myrkyllisiksi, vaarallisiksi ihmisille ja syövyttävät myös sähkölaitteita.

Kyllästetyt paperieristeiset ja alumiinivaippaiset kaapelit olivat ensimmäisiä palonkestäviä voimakaapeleita.

TsAABnlG- ja AABnlG-merkkisten suurjännitekaapelit nipuissa eivät levitä palamista ja kestävät 20 minuutin altistuksen avoimelle tulelle vaipan päällä, eli näiden kaapelien palonkestävyys on varmistettu testeissä.

Niiden suojakannessa on monimutkainen rakenne: pari galvanoitua teräsnauhaa ja lasikuitutyyny puskurin alla. Lisäksi palonkestävyyden takaavat kuoret, panssarit ja metallisuojat, jotka auttavat parantamaan kaapeleiden laatua ja palonkestävyyttä myös muovieristeillä.

Kun kaapelilta vaaditaan palonestokykyä, käytetään panssaroitua kaapelia, jossa on sektorin tai pyöreän muotoisia kupari- tai alumiinijohtimia. Täytteen kanssa yhteen kierrettyihin ytimiin lisätään kela polyeteenitereftalaatti- tai polypropeeniliuskoja, jotka on järjestetty raolla.

Nauhojen levittämisen jälkeen valmistetaan suulakepuristamalla itsestään sammuva polyeteenihihnaeriste. Seuraavaksi levitetään nauha puolijohtavaa kaapelipaperia, jossa on rako, ja sitten pari 0,3 - 0,5 mm paksua teräsnauhaa muodostaen panssarin. Ylähihnat peittävät alla olevien hihnojen raot. Runko on valmistettu heikosti syttyvästä PVC-seoksesta, jonka paksuus on 2,2-2,4 mm.

Tuloksena nauhoihin yhdistetty vaippa täyttää täysin AVBVng- ja VBVng-kaapeleiden palonestovaatimukset nipuksi asetettaessa, huolimatta tavallisesta PVC-päällysteestä.

Joitakin hyödyllisiä ratkaisuja tulenkestäviä kaapeleita varten ovat lasikiillenauhat sydämen päällä. Tällaiset palonkestävät esteet yhdessä PVC-yhdisteen kanssa varmistavat kaapelin vaipan pitkäaikaisen kestävyyden liekin vaikutukselle; niitä käytetään kaapeleissa, joiden jännite on enintään 6 kV.

Kaapeleiden palosuojaukseen soveltuvat parhaiten formulaatiot, jotka eivät vapauta halogenideja palaessaan, kuten silloitettu polyeteeni, jossa on palonestoaineita ja mineraalitäyteaineita.

Lisäksi joskus vesipohjaisia ​​emulsiomaaleja ja musteita, joissa on palamattomia komponentteja, levitetään kaapelin vaippaan ruiskuttamalla tai siveltämällä kaapelin lisäsuojaamiseksi. Kerros levitetään noin 1,5 mm:n paksuisena, kun taas kaapelin virrankantokyky pienenee vain 5 %.

Lämmönkestäviä kaapeleita, joissa on mineraalieristys ja teräsvaippa, kuten KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S jne., käytetään laajalti. Tässä johdot on suljettu metalliseoksesta tai ruostumattomasta teräksestä valmistettuihin vaippoihin. Eristys ytimien ja kuorien välillä on magnesiumoksidia tai periklaasia.