پیشگیری‌ها و پیشنهادات برای انتخاب ماده ضد آتش سیم‌های فشار قوی

1.استانداردهای طبقه‌بندی کابل‌های مقاوم در برابر آتش

سیستم استاندارد مقاوم در برابر آتش به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود. دسته اول شامل "طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های الکتریکی و لیزرنگ" گنجانده شده است. کابل‌های مطابق با این سیستم استاندارد به طور گسترده در مناطق پرجمعیت مانند قطارهای سریع‌السیر و مترو استفاده می‌شوند. این استاندارد نیازمندی‌های دقیقی برای پارامترهایی مانند چگالی دود، آزادسازی گرما و تولید کل دود دارد و کابل‌ها معمولاً از مواد بدون دود و هالوژن استفاده می‌کنند.

دسته دوم شامل "اصول عمومی برای سیم‌ها، کابل‌ها یا لیزرنگ‌های مقاوم در برابر آتش یا مقاوم در برابر آتش" گنجانده شده است. قبل از معرفی گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن گنجاندن......

استاندارد طبقه‌بندی برای مورد ۱: استاندارد "اصول عمومی برای سیم‌ها، کابل‌ها یا لیزرنگ‌های مقاوم در برابر آتش یا مقاوم در برابر آتش" از طبقه‌بندی‌های ZA، ZB، ZC شناخته شده توسط مؤسسات طراحی قدرت استفاده می‌کند. با این حال، روش آزمون مرجع آن، "آزمون پخش شعله عمودی برای سیم‌ها یا کابل‌های گروهی در شرایط آتش - بخش ۳: روش‌های آزمون برای سیم‌ها یا کابل‌های گروهی" GB 18380.3-2001، لغو شده است. این استاندارد آزمون بر اساس IEC 60332-3-25:2000، "آزمون‌های کابل‌های الکتریکی و لیزرنگ تحت شرایط آتش - بخش ۳-۲۵: آزمون پخش شعله عمودی کابل‌های گروهی نصب شده عمودی - دسته D" بود.

استاندارد طبقه‌بندی برای مورد ۲: استاندارد "کابل‌های مقاوم در برابر آتش و مقاوم در برابر آتش - بخش ۱: کابل‌های مقاوم در برابر آتش" GA 306.1-2007، کابل‌ها را بر اساس روش‌های آزمون به‌روزرسانی شده GB 18380.31~36-2008 طبقه‌بندی می‌کند که جایگزین GB 18380.3-2001 شده است. تمایز اصلی آن شامل معیارهای اضافی مانند سمیت دود (GB 20285)، عبور نور و مقاومت در برابر فرسایش است، که دسته‌های A، B و C را به پنج درجه متمایز تقسیم می‌کند.

استاندارد طبقه‌بندی برای مورد ۳: "طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های الکتریکی و لیزرنگ" GB 31247 جدیدترین استاندارد است. روش آزمون متناظر آن "ویژگی‌های پخش شعله، آزادسازی گرما و تولید دود کابل‌ها یا لیزرنگ‌ها در شرایط آتش" GB 31248 است که به EN 50399:2011، "روش‌های آزمون مشترک برای کابل‌ها در شرایط آتش - رویه‌های اندازه‌گیری آزادسازی گرما و تولید دود برای آزمون پخش شعله عمودی کابل‌ها و سیم‌های گروهی - دستگاه، رویه و نتایج کلی" ارجاع دارد. تفاوت اصلی این است که ارزیابی پخش شعله، آزادسازی گرما کل، نرخ آزادسازی گرما حداکثر و تولید دود کل را انجام می‌دهد. معیارهای بین این دو سیستم طبقه‌بندی به طور قابل توجهی متفاوت هستند. سیستم GB 31247 (دسته B1) بر خصوصیات کم‌دود و کم‌هالوژن تأکید دارد، بنابراین طبقه‌بندی‌ها به طور مستقیم معادل نیستند. حتی دسته "B" در سیستم ZA/ZB/ZC نیز نیازهای دسته B1 را برآورده نمی‌کند.

2. دلایل عدم دسترسی دسته B1 برای کابل‌های بالاولت

2.1 فقدان مواد بدون دود و مقاوم در برابر فرسایش

برای دستیابی به عملکرد کم‌دود معمولاً از رنگ بیتومین استفاده می‌شود. با این حال، رنگ بیتومین معیارهای مقاومت در برابر فرسایش را برآورده نمی‌کند و استفاده از آن توسط استانداردهای اروپایی نیز ممنوع است. بنابراین، معیار عملکرد کم‌دود برآورده نمی‌شود. کابل‌های قدرت بالاولت از پوشش آلومینیومی فلزی با ساختار ضدفرسایش بیتومین استفاده می‌کنند که در زمان سوزنده‌سازی مقدار زیادی دود تولید می‌کند. در خارج از کشور معمولاً از رنگ بیتومین یا چسب گرم‌شونده استفاده می‌شود، اما این ساختار توسط هیچ تولیدکننده داخلی تولید نشده و در هیچ پروژه مهندسی استفاده نشده است. بنابراین، محدودیت‌های موجود در زمینه مواد پوشش بیرونی کابل‌های قدرت بالاولت مانع دستیابی به عملکرد کم‌دود مورد نیاز دسته B1 می‌شود.

2.2 کاهش مقاومت عایقی در کابل‌های کم‌هالوژن

تفاوت مهم بین کابل‌های قدرت بالاولت و متوسط‌ولت در انتخاب مواد پوشش بیرونی است. به دلیل ظرفیت جریان بالا، ولتاژ بالایی و طراحی یک‌هسته‌ای کابل‌های بالاولت، پوشش بیرونی باید دارای ویژگی‌های عایقی عالی برای ایمنی عملیاتی باشد. بنابراین، پوشش بیرونی کابل‌های بالاولت به عنوان "سطح عایقی" مشخص شده است، در حالی که کابل‌های متوسط‌ولت از ماده "سطح پوششی" استفاده می‌کنند.

با این حال، ترکیبات پوششی بدون دود و هالوژن حاوی مقدار زیادی از ماده آتش‌نشان کانی‌ای هستند که منجر به مقاومت عایقی نسبتاً ضعیف پوشش می‌شود. عملکرد عایقی مواد پوششی فعلی به ترتیب PE ≥ PE مقاوم در برابر آتش ≥ PVC ≥ سری بدون دود و هالوژن است. به دلیل این موضوع، استانداردهای فعلی کابل‌های بالاولت مانند GB/T 11017 و GB/T 18890 مواد پوششی بدون دود و هالوژن را در سیستم استاندارد خود شامل نکرده‌اند. در مقابل، برای کابل‌های متوسط‌ولت که نیازهای کمتری برای عملکرد عایقی پوشش وجود دارد، مواد پوششی بدون دود و هالوژن در سیستم استاندارد قرار گرفته‌اند.

شرکت‌های شبکه برق چندین کنفرانس صنعت کابل تنظیم کرده‌اند، عمدتاً به دلیل عملکرد ضعیف دو شاخص کلیدی: نرخ جذب آب پوشش بیرونی در شرایط جذب آب اشباع و مقاومت عایقی در شرایط جذب آب اشباع.

وضعیت پیشگیری از آتش در تونل‌های کابل‌های قدرت بالاولت شدید است. در حال حاضر، کابل‌های بالاولت عمدتاً به مدل‌های مقاوم در برابر آتش خریداری می‌شوند. همان‌طور که از نام آن پیداست، مواد مقاوم در برابر آتش مواد پوششی معمولی هستند که با افزودن فرمولاسیون‌هایی مانند آتش‌نشان، خصوصیت مقاومت در برابر آتش به آن‌ها اعطا می‌شود. عملکرد مقاوم در برابر آتش پوشش‌های معمولی در جدول ۳ نشان داده شده است.

به عنوان مثال، PE مقاوم در برابر آتش ماده پوششی PE استاندارد با افزودن آتش‌نشان است. آتش‌نشان‌ها به دو نوع کانی‌ای و آلی تقسیم می‌شوند. در حال حاضر، بیشتر محصولات موجود در بازار از آتش‌نشان‌های کانی‌ای استفاده می‌کنند که انواع معمول آن شامل اکسید منیزیم و اکسید آلومینیوم است. این مواد در شرایط عادی رطوبت جذب می‌کنند و واکنش هیدراتیون می‌دهند. بنابراین، مواد پوششی معمولاً بعد از خرید به تولید می‌روند؛ در غیر این صورت، جذب رطوبت می‌تواند باعث عیوبی مانند حفره‌ها در زمان فشار دادن شود. فقط پس از میکرون‌سازی ذرات آتش‌نشان، اصلاح سطح و افزایش سازگاری ماده، ترکیبات پوششی مقاوم در برابر آتش می‌توانند قابلیت پردازش خوبی داشته باشند.

کابل‌های مقاوم در برابر آب معمولاً به کابل‌هایی با پوشش فلزی کامل و محکم اشاره دارد. اگر از پوشش پلاستیکی به عنوان لایه مقاوم در برابر آب استفاده شود، رطوبت می‌تواند از طریق پلاستیک وارد کابل شود. ورود رطوبت فرآیندی نسبتاً آهسته است. در طول عملیات واقعی کابل، دمای سطح پوشش می‌تواند تا ۶۰ درجه سانتیگراد برسد که ورود رطوبت را تسریع می‌کند. بنابراین، برای پوشش‌های کابل‌های جدید، مقاومت عایقی معمولاً معیارهای مورد نیاز را برآورده می‌کند. با این حال، پس از مدتی عملیات، مقاومت عایقی پوشش بسیاری از خطوط به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و این مشکل معمولاً در چند ماه تا حدود یک سال کشف می‌شود. یک‌بار که مقاومت عایقی پوشش به سطحی رسید، نرخ کاهش به طور معمول ثابت و آهسته می‌شود.

2.4 مقاومت ضعیف در برابر ترک‌های کابل‌های کم‌هالوژن

در جدول ۵، ST2 به PVC اشاره دارد، ST7 به PE و ST8 به ماده بدون دود و هالوژن. از دیدگاه ویژگی‌های مکانیکی پوشش، مقاومت کششی و طول کششی مواد بدون دود و هالوژن به طور قابل توجهی ضعیف‌تر است. نصب کابل‌های بدون دود و هالوژن نیازمند شرایط دقیق است، به ویژه در مناطق شمالی در فضای باز، زیرا این پوشش‌ها در دمای پایین آسان‌تر ترک می‌خورند و حتی ممکن است در طول عملیات ترک بخورند. حوادث کیفیت مشابه زیادی با کابل‌های متوسط و کم‌ولت در چین رخ داده است. برخی از پروژه‌های ساخت و ساز از کابل‌های بدون دود و هالوژن در زمستان استفاده می‌کنند، بخشی از آن به دلیل انجام کار در داخل ساختمان‌ها که دمای آن‌ها بالاتر است.

کابل‌های بدون دود و هالوژن عمدتاً در داخل ساختمان‌ها و مناطق پرجمعیت مانند ایستگاه‌ها، مترو و ساختمان‌های عمومی استفاده می‌شوند. بخش قدرت تونل‌های شهری به عنوان یک منطقه پرجمعیت در نظر گرفته نمی‌شود.

3 نتیجه‌گیری

بر اساس تجزیه و تحلیل فوق، مواد بدون دود و هالوژن عملکرد بدتری نسبت به مواد پوششی عایقی مقاوم در برابر آتش فعلی دارند و به مشکلات بیشتری می‌انجامند. به این دلیل، استانداردهای فعلی کابل‌های بالاولت مانند GB/T 11017 و GB/T 18890 مواد پوششی بدون دود و هالوژن را در سیستم استاندارد خود شامل نکرده‌اند.

"طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های الکتریکی و لیزرنگ" GB 31247 کنترل رفتار آتش را تقویت می‌کند. این مورد برای مناطق پرجمعیت مانند ایستگاه‌های مترو و قطارهای سریع‌السیر، که مواد قابل سوختن زیادی دارند، مناسب است، به دلایل ایمنی زندگی و دارایی. بیشتر کابل‌های استفاده شده در این مناطق متوسط یا کم‌ولت هستند که نیازهای عملکرد الکتریکی آن‌ها به اندازه کابل‌های بالاولت شدید نیست.

به ویژه باید توجه داشت که رتبه B در "اصول عمومی برای سیم‌ها، کابل‌ها یا لیزرنگ‌های مقاوم در برابر آتش یا مقاوم در برابر آتش" GB/T 19666 معادل رتبه B1 در "طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های الکتریکی و لیزرنگ" GB 31247 نیست. دو استاندارد معیارهای کاملاً متفاوتی برای عملکرد آتش و مناطق کاربردی دارند و نباید به طور متقابل استفاده شوند. توصیه می‌شود از کابل‌های بالاولت مطابق با رتبه B استاندارد GB/T 19666 استفاده شود و توصیه نمی‌شود از کابل‌های بالاولت مطابق با رتبه B1 یا B2 استاندارد GB 31247 استفاده شود. اگرچه هر دو "B" نامیده می‌شوند، اما به سیستم‌های استاندارد مختلف تعلق دارند که منجر به نتایج عملکرد کاملاً متفاوت می‌شود. استفاده از کابل‌های بالاولت مطابق با رتبه B1 یا B2 استاندارد GB 31247 فشار بسیار زیادی بر بخش‌های ساخت و عملیات و نگهداری و تعمیرات می‌گذارد.

با توجه به نیازهای سختگیرانه‌ای که برای پیشگیری از آتش در تونل‌های قدرت وجود دارد، پس از ارتقا رتبه مقاوم در برابر آتش به B:

• برای نصب در لوله‌ها یا دفن مستقیم که نیاز به مقاومت در برابر آتش ندارد، می‌توان از پوشش‌های بیرونی PE (بدون افزودن آتش‌نشان، با مقاومت عایقی پایدار) استفاده کرد.

• برای کابل‌های بالاولت نصب شده در تونل‌ها، پوشش‌های بیرونی PVC توصیه می‌شود (معایب آن عبارتند از آزادسازی گازهای سمی در زمان سوزنده‌سازی؛ مزیت آن این است که فرمولاسیون می‌تواند مقاومت در برابر آب را افزایش دهد و مقاومت عایقی آن نسبت به کابل‌های PE مقاوم در برابر آتش رتبه B پایدارتر است).

علاوه بر این، توصیه می‌شود تحقیقات مشترک در مورد مواد و ساختار پوشش به صورت فوری آغاز شود تا به طور بنیادی تعارض بین مقاومت عایقی و مقاومت در برابر آتش حل شود.