Pertimbangan dan Rekomendasi untuk Pemilihan Bahan Penghambat Api Kabel Tegangan Tinggi

1. Standar Klasifikasi Kabel Tahan Api

Sistem standar tahan api dibagi menjadi dua kategori utama. Kategori pertama mengikuti "Klasifikasi Perilaku Pembakaran untuk Kabel Listrik dan Serat Optik" GB 31247. Kabel yang memenuhi sistem standar ini banyak digunakan di area berpenduduk padat seperti kereta cepat dan subway. Standar ini menetapkan persyaratan ketat terhadap parameter seperti kepadatan asap, pelepasan panas, dan total produksi asap, dan kabel biasanya menggunakan bahan bebas halogen dengan rendah asap.

Kategori kedua adalah "Aturan Umum untuk Kabel Listrik atau Serat Optik Tahan Api atau Tahan Api" GB/T 19666. Sebelum diperkenalkannya GB 31247, standar ini luas diterapkan di berbagai jenis fasilitas di Cina. Sistem GB/T 19666 juga menentukan nilai untuk parameter seperti kepadatan asap, dan selama lelang, sering ditentukan awalan tambahan, seperti WD (rendah asap, bebas halogen). Standar uji untuk peringkat tahan api kabel ditunjukkan dalam tabel di bawah:

Standar Klasifikasi untuk Item 1: Standar "Aturan Umum untuk Kabel Listrik atau Serat Optik Tahan Api atau Tahan Api" GB/T 19666 menggunakan klasifikasi ZA, ZB, ZC yang dikenal oleh institut desain listrik. Namun, metode uji yang dirujuk, "Uji Penyebaran Api Vertikal untuk Kawat atau Kabel dalam Kondisi Kebakaran - Bagian 3: Metode Uji untuk Kawat atau Kabel Bergumpal" GB 18380.3-2001, telah dicabut. Standar uji ini didasarkan pada IEC 60332-3-25:2000, "Uji pada Kabel Listrik dan Serat Optik dalam Kondisi Kebakaran - Bagian 3-25: Uji Penyebaran Api Vertikal dari Kabel Bergumpal yang Dipasang Secara Vertikal - Kategori D."

Standar Klasifikasi untuk Item 2: Standar "Kabel Tahan Api dan Tahan Api - Bagian 1: Kabel Tahan Api" GA 306.1-2007, mengklasifikasikan kabel berdasarkan metode uji yang diperbarui GB 18380.31~36-2008, yang menggantikan GB 18380.3-2001. Keunikan utamanya adalah penambahan kriteria tambahan seperti toksisitas asap (GB 20285), transmisi cahaya, dan tahan korosi, yang lebih membagi kelas A, B, dan C menjadi lima tingkatan yang berbeda.

Standar Klasifikasi untuk Item 3: "Klasifikasi Perilaku Pembakaran untuk Kabel Listrik dan Serat Optik" GB 31247 adalah standar terbaru. Metode ujinya yang sesuai adalah "Penyebaran Api, Pelepasan Panas, dan Karakteristik Produksi Asap dari Kabel atau Serat Optik dalam Kondisi Kebakaran" GB 31248, yang merujuk pada EN 50399:2011, "Metode Uji Umum untuk Kabel dalam Kondisi Kebakaran - Prosedur Pengukuran Pelepasan Panas dan Produksi Asap untuk Uji Penyebaran Api Vertikal dari Kawat dan Kabel Bergumpal - Alat, Prosedur, dan Hasil Umum." Perbedaan utamanya adalah evaluasi penyebaran api, total pelepasan panas, laju pelepasan panas puncak, dan total produksi asap. Kriteria antara kedua sistem klasifikasi ini sangat berbeda. Sistem GB 31247 (kelas B1) menekankan karakteristik rendah halogen dan rendah asap, sehingga klasifikasi tidak setara secara langsung. Bahkan kelas "B" dalam sistem ZA/ZB/ZC tidak memenuhi persyaratan kelas B1.

2. Alasan Mengapa Kelas B1 Tidak Tersedia untuk Kabel Tegangan Tinggi

2.1 Kurangnya Bahan Rendah Asap dan Tahan Korosi

Mencapai kinerja rendah asap biasanya membutuhkan penggunaan cat bitumen. Namun, cat bitumen tidak memenuhi persyaratan tahan korosi, dan penggunaannya juga dilarang oleh standar Eropa. Oleh karena itu, kriteria kinerja rendah asap tidak dapat dipenuhi. Kabel listrik tegangan tinggi menggunakan lapisan aluminium logam dengan struktur anti-korosi bitumen, yang menghasilkan asap signifikan selama pembakaran. Sedangkan di luar negeri, umumnya digunakan cat bitumen atau perekat panas, struktur ini belum pernah diproduksi oleh produsen domestik manapun dan tidak pernah digunakan dalam proyek teknik apa pun. Akibatnya, bidang material untuk lapisan luar kabel listrik tegangan tinggi membatasi kemampuan untuk mencapai kinerja rendah asap yang diperlukan untuk kelas B1.

2.2 Penurunan Hambatan Isolasi pada Kabel Rendah Halogen

Perbedaan signifikan antara kabel listrik tegangan tinggi dan menengah terletak pada pilihan bahan lapisan luar. Karena kapasitas arus tinggi, overvoltage tinggi, dan desain satu inti pada kabel tegangan tinggi, lapisan luar harus memiliki sifat isolasi yang luar biasa untuk keselamatan operasional. Oleh karena itu, lapisan luar kabel tegangan tinggi ditentukan sebagai "kelas isolasi," sementara kabel menengah menggunakan bahan "kelas lapisan."

Namun, komposit pelapis bebas halogen dengan rendah asap mengandung jumlah besar retardan api anorganik, yang menghasilkan hambatan isolasi yang relatif buruk untuk lapisan. Kinerja isolasi bahan pelapis saat ini mengikuti urutan: PE ≥ PE tahan api ≥ PVC ≥ seri bebas halogen dengan rendah asap. Karena alasan ini, standar kabel tegangan tinggi saat ini seperti GB/T 11017 dan GB/T 18890 belum mengintegrasikan komposit pelapis bebas halogen dengan rendah asap ke dalam sistem standarnya. Sebaliknya, untuk kabel menengah, di mana persyaratan kinerja isolasi lapisan kurang ketat, komposit pelapis bebas halogen dengan rendah asap sudah termasuk dalam sistem standar.

Perusahaan jaringan listrik telah mengadakan beberapa konferensi industri kabel, sebagian besar karena kinerja buruk dari dua indikator kunci: laju penyerapan air lapisan luar dalam kondisi penyerapan air jenuh dan resistivitas isolasi dalam kondisi penyerapan air jenuh.

Situasi pencegahan kebakaran di terowongan kabel listrik tegangan tinggi sangat parah. Saat ini, kabel tegangan tinggi sebagian besar dibeli dalam model tahan api. Seperti namanya, bahan tahan api adalah bahan pelapis konvensional dengan formulasi tambahan seperti retardan api, memberikan bahan-bahan tersebut sifat tahan api. Kinerja tahan api lapisan umum ditunjukkan dalam Tabel 3.

Ambil contoh lapisan PE, PE tahan api adalah bahan pelapis PE standar dengan tambahan retardan api. Retardan api dibagi menjadi jenis anorganik dan organik. Saat ini, sebagian besar produk di pasaran menggunakan retardan api anorganik, dengan jenis umum termasuk magnesium oksida dan aluminium oksida. Bahan-bahan ini mudah menyerap kelembaban dan mengalami reaksi hidrasi dalam kondisi normal. Oleh karena itu, bahan pelapis biasanya segera diproduksi setelah pembelian; jika tidak, penyerapan kelembaban dapat terjadi, menyebabkan cacat seperti rongga selama ekstrusi. Hanya setelah partikel retardan api dimicronisasi, dimodifikasi permukaannya, dan kompatibilitas bahan ditingkatkan, komposit pelapis tahan api dapat mencapai prosesabilitas yang baik.

Kabel tahan air biasanya merujuk pada kabel dengan lapisan logam lengkap dan tertutup. Jika lapisan plastik digunakan sebagai lapisan tahan air, kelembaban dapat menembus kabel melalui plastik. Penetrasi kelembaban adalah proses yang relatif lambat. Selama operasi kabel sebenarnya, suhu permukaan lapisan dapat mencapai 60°C, yang mempercepat penetrasi kelembaban. Oleh karena itu, untuk lapisan kabel baru, hambatan isolasi umumnya memenuhi persyaratan. Namun, setelah periode operasi, hambatan isolasi lapisan banyak jalur turun tajam, dan masalah ini biasanya ditemukan dalam beberapa bulan hingga sekitar setahun. Setelah hambatan isolasi lapisan menurun ke tingkat tertentu, laju penurunan cenderung stabil dan melambat.

2.4 Ketahanan Retak Buruk pada Kabel Rendah Halogen

Dalam Tabel 5, ST2 merujuk pada PVC, ST7 ke PE, dan ST8 ke bahan bebas halogen dengan rendah asap. Dari sudut pandang sifat mekanis lapisan, kekuatan tarik dan elongasi pada retak bahan bebas halogen dengan rendah asap jauh lebih buruk. Pemasangan kabel bebas halogen dengan rendah asap memiliki persyaratan ketat, terutama di daerah luar ruangan di wilayah utara, karena lapisan ini rentan retak pada suhu rendah dan bahkan mungkin retak selama operasi. Banyak insiden kualitas serupa telah terjadi pada kabel menengah dan rendah di Cina. Beberapa proyek konstruksi menggunakan kabel bebas halogen dengan rendah asap selama musim dingin, sebagian karena pekerjaan dilakukan di dalam ruangan di mana suhu lebih tinggi.

Kabel bebas halogen dengan rendah asap sebagian besar digunakan di dalam bangunan dan area berpenduduk padat seperti stasiun, subway, dan bangunan publik. Kompartemen listrik terowongan utilitas tidak termasuk dalam area berpenduduk padat.

3 Kesimpulan

Berdasarkan analisis di atas, bahan bebas halogen dengan rendah asap memiliki kinerja yang lebih buruk daripada bahan pelapis tahan api kelas isolasi saat ini dan lebih rentan terhadap masalah. Oleh karena itu, standar kabel tegangan tinggi saat ini seperti GB/T 11017 dan GB/T 18890 belum mengintegrasikan bahan pelapis bebas halogen dengan rendah asap ke dalam sistem standarnya.

"Klasifikasi Perilaku Pembakaran untuk Kabel Listrik dan Serat Optik" GB 31247 memperkuat kontrol perilaku kebakaran. Ini tepat untuk area berpenduduk padat seperti subway dan stasiun kereta cepat, di mana ada banyak bahan yang mudah terbakar, karena pertimbangan keselamatan jiwa dan harta benda. Sebagian besar kabel yang digunakan di area-area ini adalah kabel menengah atau rendah, di mana persyaratan kinerja listrik tidak seketat kabel tegangan tinggi.

Penting untuk dicatat bahwa peringkat Kelas B dalam "Aturan Umum untuk Kabel Listrik atau Serat Optik Tahan Api atau Tahan Api" GB/T 19666 tidak setara dengan peringkat B1 dalam "Klasifikasi Perilaku Pembakaran untuk Kabel Listrik dan Serat Optik" GB 31247. Kedua standar memiliki kriteria kinerja kebakaran dan area aplikasi yang sepenuhnya berbeda. Mereka tidak boleh digunakan secara bergantian. Direkomendasikan untuk menggunakan kabel tegangan tinggi yang memenuhi Kelas B GB/T 19666, dan tidak direkomendasikan untuk menggunakan kabel tegangan tinggi yang memenuhi peringkat B1 atau B2 GB 31247. Meskipun keduanya diberi label "B," mereka termasuk dalam sistem standar yang berbeda, menghasilkan hasil kinerja yang sepenuhnya berbeda. Menggunakan kabel tegangan tinggi yang memenuhi peringkat B1 atau B2 GB 31247 akan memberikan tekanan besar pada departemen konstruksi dan operasi & pemeliharaan.

Mengingat persyaratan perlindungan kebakaran yang ketat di terowongan listrik, setelah meningkatkan peringkat tahan api ke Kelas B:

• Untuk pipa atau instalasi langsung tanpa persyaratan tahan api, lapisan luar PE (tanpa aditif tahan api, memberikan hambatan isolasi yang stabil) dapat dipilih.

• Untuk kabel tegangan tinggi yang dipasang di terowongan, lapisan luar PVC direkomendasikan (kekurangannya adalah pelepasan gas beracun selama pembakaran; kelebihannya adalah formulasi dapat meningkatkan tahan air, dan hambatan isolasi lebih stabil dibandingkan dengan kabel PE tahan api Kelas B).

Selanjutnya, disarankan untuk segera memulai penelitian bersama tentang bahan dan struktur lapisan untuk secara fundamental menyelesaikan konflik antara hambatan isolasi dan tahan api.