ملاحظات و پیشنهادات برای انتخاب مواد آتش‌نشان کابل‌های فشار قوی
1. استانداردهای طبقه‌بندی کابل‌های آتش‌نشان
سیستم استاندارد آتش‌نشان به دو دسته اصلی تقسیم می‌شود. دسته اول براساس "طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های برق و فیبر نوری" GB 31247. کابل‌های مطابق با این سیستم استاندارد در مناطق پرجمعیت مانند قطارهای سریع‌السیر و مترو گسترده استفاده می‌شوند. این استاندارد الزامات سختگیرانه‌ای بر پارامترهایی مانند چگالی دود، آزادسازی گرما و تولید کل دود اعمال می‌کند و کابل‌ها معمولاً از مواد بدون دود و هالوژن استفاده می‌کنند.
دسته دوم "قاعده‌های عمومی برای سیم‌ها، کابل‌ها یا فیبرهای نوری آتش‌نشان یا مقاوم در برابر آتش" GB/T 19666 است. قبل از معرفی GB 31247، این استاندارد در تمامی انواع تأسیسات در چین گسترده استفاده می‌شد. سیستم GB/T 19666 نیز مقادیری برای پارامترهایی مانند چگالی دود مشخص می‌کند و در زمان پیشنهاد، معمولاً پیشوندهای اضافی مانند WD (بدون دود و هالوژن) مشخص می‌شود. استانداردهای آزمون مربوط به رتبه‌بندی آتش‌نشان کابل‌ها در جدول زیر نشان داده شده است:
استاندارد طبقه‌بندی برای مورد 1: استاندارد "قاعده‌های عمومی برای سیم‌ها، کابل‌ها یا فیبرهای نوری آتش‌نشان یا مقاوم در برابر آتش" GB/T 19666 از طبقه‌بندی‌های ZA، ZB، ZC شناخته شده در مؤسسات طراحی برق استفاده می‌کند. اما روش آزمون مرجع آن "آزمون پخش آتش عمودی برای سیم‌ها یا کابل‌های گروهی در شرایط آتش - بخش 3: 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 برق و فیبر نوری در شرایط آتش - بخش 3-25: آزمون پخش آتش عمودی کابل‌های گروهی که به صورت عمودی نصب شده‌اند - دسته D" بوده است.
استاندارد طبقه‌بندی برای مورد 2: استاندارد "کابل‌های آتش‌نشان و مقاوم در برابر آتش - بخش 1: کابل‌های آتش‌نشان" GA 306.1-2007، کابل‌ها را بر اساس روش‌های آزمون به‌روزرسانی شده GB 18380.31~36-2008 که جایگزین GB 18380.3-2001 شده‌اند، طبقه‌بندی می‌کند. تمایز اصلی آن شامل معیارهای اضافی مانند سمیت دود (GB 20285)، عبور نور و مقاومت در برابر فرسایش است که طبقه‌های A، B و C را به پنج درجه مجزا تقسیم می‌کند.
استاندارد طبقه‌بندی برای مورد 3: "طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های برق و فیبر نوری" GB 31247 جدیدترین استاندارد است. روش آزمون متناظر آن "ویژگی‌های پخش آتش، آزادسازی گرما و تولید دود کابل‌ها یا فیبرهای نوری در شرایط آتش" GB 31248 است که از EN 50399:2011 "روش‌های آزمون مشترک برای کابل‌ها در شرایط آتش - رویه‌های اندازه‌گیری آزادسازی گرما و تولید دود برای آزمون پخش آتش عمودی سیم‌ها و کابل‌های گروهی - دستگاه، رویه و نتایج عمومی" استفاده می‌کند. تفاوت اصلی آن این است که پخش آتش، آزادسازی گرما کلی، نرخ آزادسازی گرما در نقطه بیشینه و تولید کل دود را ارزیابی می‌کند. معیارهای بین این دو سیستم طبقه‌بندی متفاوت است. سیستم GB 31247 (دسته B1) بر خصوصیات کم‌هالوژن و کم‌دود تأکید دارد، بنابراین طبقه‌بندی‌ها مستقیماً معادل نیستند. حتی دسته "B" در سیستم ZA/ZB/ZC نیز نمی‌تواند الزامات دسته B1 را برآورده کند.
2. دلایل عدم در دسترس بودن دسته B1 برای کابل‌های فشار بالا
2.1 فقدان مواد بدون دود و مقاوم در برابر فرسایش
به دست آوردن عملکرد بدون دود معمولاً نیاز به استفاده از رنگ آسفالتی دارد. اما رنگ آسفالتی الزامات مقاومت در برابر فرسایش را برآورده نمی‌کند و استفاده از آن توسط استانداردهای اروپایی ممنوع است. بنابراین، معیار عملکرد بدون دود برآورده نمی‌شود. کابل‌های برق فشار بالا از یک پوشش آلومینیومی فلزی با ساختار ضدفرسایش آسفالتی استفاده می‌کنند که در حین سوزش مقدار زیادی دود تولید می‌کند. در خارج از کشور معمولاً از رنگ آسفالتی یا لایه‌ای گرم شونده استفاده می‌شود، اما این ساختار توسط هیچ تولیدکننده داخلی تولید نشده و در هیچ پروژه مهندسی استفاده نشده است. بنابراین، محدودیت‌های مادی پوشش بیرونی کابل‌های برق فشار بالا امکان به دست آوردن عملکرد بدون دود مورد نیاز برای دسته B1 را محدود می‌کند.
2.2 کاهش مقاومت عایق در کابل‌های کم‌هالوژن
تفاوت مهمی بین کابل‌های برق فشار بالا و متوسط وجود دارد که در انتخاب ماده پوشش بیرونی نمایان می‌شود. به دلیل ظرفیت جریان بالا، ولتاژ بالایی و طراحی یک‌هسته‌ای کابل‌های فشار بالا، پوشش بیرونی باید خواص عایق‌بندی عالی برای ایمنی عملیاتی داشته باشد. بنابراین، پوشش بیرونی کابل‌های فشار بالا به عنوان "سطح عایق‌بندی" مشخص شده است، در حالی که کابل‌های فشار متوسط از "سطح پوشش" استفاده می‌کنند.
با این حال، مواد پوششی بدون دود و هالوژن شامل مقدار زیادی آتش‌نشان‌کننده غیرآلی هستند که منجر به مقاومت عایق‌بندی نسبتاً ضعیف برای پوشش می‌شود. عملکرد عایق‌بندی ماده پوششی فعلی به ترتیب PE ≥ PE آتش‌نشان ≥ PVC ≥ سری بدون دود و هالوژن است. به دلیل این، استانداردهای فعلی کابل‌های فشار بالا مانند GB/T 11017 و GB/T 18890 مواد پوششی بدون دود و هالوژن را در سیستم استاندارد خود ترکیب نکرده‌اند. در مقابل، برای کابل‌های فشار متوسط که الزامات عملکرد عایق‌بندی پوشش کمتر است، مواد پوششی بدون دود و هالوژن در سیستم استاندارد قرار گرفته‌اند.
شرکت‌های شبکه برق چندین کنفرانس صنعت کابل برگزار کرده‌اند، عمدتاً به دلیل عملکرد ضعیف دو شاخص کلیدی: نرخ جذب آب پوشش بیرونی در شرایط جذب آب اشباع و مقاومت عایق‌بندی در شرایط جذب آب اشباع.
وضعیت پیشگیری از آتش در تونل‌های کابل برق فشار بالا وخیم است. در حال حاضر، کابل‌های فشار بالا عمدتاً در مدل‌های آتش‌نشان خریداری می‌شوند. به نام آتش‌نشان، مواد پوششی معمول با افزودن فرمولاسیون‌هایی مانند آتش‌نشان‌کننده‌ها، موادی با خاصیت آتش‌نشان می‌شوند. عملکرد آتش‌نشان پوشش‌های معمول در جدول 3 نشان داده شده است.
به عنوان مثال، PE آتش‌نشان PE استاندارد با افزودن آتش‌نشان‌کننده‌ها. آتش‌نشان‌کننده‌ها به دو نوع آلی و غیرآلی تقسیم می‌شوند. در حال حاضر، بیشتر محصولات موجود از آتش‌نشان‌کننده‌های غیرآلی استفاده می‌کنند که انواع رایج آن شامل اکسید مگنزیم و اکسید آلومینیوم است. این مواد به راحتی آب جذب می‌کنند و در شرایط معمول واکنش هیدراتیون می‌کنند. بنابراین، مواد پوششی معمولاً بعد از خرید به تولید می‌روند؛ در غیر این صورت، جذب آب می‌تواند منجر به نقص‌هایی مانند حفره در فرآیند فشار دادن شود. فقط بعد از میکرونیزه کردن ذرات آتش‌نشان‌کننده، اصلاح سطح و افزایش سازگاری ماده، می‌توان مواد پوششی آتش‌نشان با پردازش خوبی به دست آورد.
کابل‌های مقاوم در برابر آب معمولاً به کابل‌هایی با پوشش فلزی کامل و مهر و موم شده اشاره دارد. اگر از پلاستیک به عنوان لایه مقاوم در برابر آب استفاده شود، آب می‌تواند از طریق پلاستیک وارد کابل شود. ورود آب فرآیندی نسبتاً آهسته است. در طول عملیات واقعی کابل، دمای سطح پوشش می‌تواند تا 60 درجه سانتیگراد برسد که ورود آب را تسریع می‌کند. بنابراین، برای پوشش‌های کابل‌های جدید، مقاومت عایق‌بندی معمولاً الزامات را برآورده می‌کند. اما پس از یک دوره عملیات، مقاومت عایق‌بندی پوشش بسیاری از خطوط به طور قابل توجهی کاهش می‌یابد و این مشکل معمولاً در چند ماه تا حدود یک سال کشف می‌شود. یک بار که مقاومت عایق‌بندی پوشش به یک سطح خاص کاهش یافته، نرخ کاهش معمولاً پایدار و آهسته می‌شود.
2.4 مقاومت ضعیف در برابر ترک‌ها در کابل‌های کم‌هالوژن
در جدول 5، ST2 به PVC اشاره دارد، ST7 به PE و ST8 به ماده بدون هالوژن و بدون دود. از نظر خواص مکانیکی پوشش، مقاومت کششی و کشش در شکست مواد بدون هالوژن و بدون دود به طور قابل توجهی ضعیف‌تر است. نصب کابل‌های بدون هالوژن و بدون دود الزامات دقیقی دارد، به ویژه در مناطق خارجی در شمال که پوشش‌ها در دمای پایین به راحتی ترک می‌خورند و حتی در طول عملیات می‌توانند ترک بخورند. حوادث کیفیت مشابه بسیاری با کابل‌های فشار متوسط و کم در چین رخ داده است. برخی پروژه‌های ساختمانی از کابل‌های بدون هالوژن و بدون دود در زمستان استفاده می‌کنند، بخشی به دلیل اینکه کار در داخل ساختمان‌ها که دمای آن بالاتر است انجام می‌شود.
کابل‌های بدون هالوژن و بدون دود عمدتاً در داخل ساختمان‌ها و مناطق پرجمعیت مانند ایستگاه‌ها، مترو و ساختمان‌های عمومی استفاده می‌شوند. کمدیت برق تونل‌ها به منطقه‌ای پرجمعیت تعلق نمی‌گیرد.
3. نتیجه‌گیری
بر اساس تحلیل فوق، مواد بدون هالوژن و بدون دود عملکرد ضعیف‌تری نسبت به مواد پوششی آتش‌نشان سطح عایق‌بندی فعلی دارند و بیشتر مشکلات را تجربه می‌کنند. به همین دلیل، استانداردهای فعلی کابل‌های فشار بالا مانند GB/T 11017 و GB/T 18890 مواد پوششی بدون هالوژن و بدون دود را در سیستم استاندارد خود ترکیب نکرده‌اند.
"طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های برق و فیبر نوری" GB 31247 کنترل رفتار آتش را تقویت می‌کند. این برای مناطق پرجمعیت مانند مترو و ایستگاه‌های قطارهای سریع‌السیر که مواد سوزنده زیادی دارند، به دلایل ایمنی زندگی و مالکیت مناسب است. بیشتر کابل‌های استفاده شده در این مناطق فشار متوسط یا کم هستند که الزامات عملکرد الکتریکی آنها به اندازه کابل‌های فشار بالا سختگیرانه نیست.
بسیار مهم است که دقت شود که رتبه B در "قاعده‌های عمومی برای سیم‌ها، کابل‌ها یا فیبرهای نوری آتش‌نشان یا مقاوم در برابر آتش" GB/T 19666 معادل رتبه B1 در "طبقه‌بندی رفتار سوزنده کابل‌های برق و فیبر نوری" GB 31247 نیست. دو استاندارد کاملاً معیارهای مختلفی برای عملکرد آتش و مناطق کاربردی مورد نظر دارند. آنها نباید جایگزین یکدیگر استفاده شوند. توصیه می‌شود از کابل‌های فشار بالا مطابق با رتبه B استاندارد GB/T 19666 استفاده شود و از کابل‌های فشار بالا مطابق با رتبه‌های B1 یا B2 استاندارد GB 31247 استفاده نشود. اگرچه هر دو "B" نامیده می‌شوند، اما به سیستم‌های استاندارد مختلف تعلق دارند که منجر به نتایج عملکرد کاملاً متفاوت می‌شود. استفاده از کابل‌های فشار بالا مطابق با رتبه‌های B1 یا B2 استاندارد GB 31247 فشار زیادی بر بخش‌های ساخت و عملیات و نگهداری و تعمیرات می‌گذارد.
با توجه به الزامات سختگیرانه پیشگیری از آتش در تونل‌های برق، پس از ارتقاء رتبه آتش‌نشان به B:
برای لوله‌های کش یا نصب مستقیم که نیازی به آتش‌نشانی ندارند، می‌توان پوشش‌های بیرونی PE (بدون افزودن آتش‌نشان‌کننده‌ها، که مقاومت عایق‌بندی پایدار دارند) را انتخاب کرد.
برای کابل‌های فشار بالا نصب شده در تونل‌ها، پوشش‌های بیرونی PVC توصیه می‌شوند (معایب آنها شامل آزادسازی گازهای سمی در حین سوزش است؛ مزیت آنها این است که فرمولاسیون می‌تواند مقاومت در برابر آب را افزایش دهد و مقاومت عایق‌بندی آنها نسبت به کابل‌های PE آتش‌نشان رتبه B پایدارتر است).
علاوه بر این، توصیه می‌شود تحقیقات مشترک درباره مواد و ساختارهای پوششی به سرعت آغاز شود تا به طور اساسی تضاد بین مقاومت عایق‌بندی و آتش‌نشانی حل شود.
