Разгледувања и препораки за избор на пламенозащитни материјали за високонапонски кабли

1. Класификација на стандардите за пламенозащитни кабли

Системот на стандарди за пламенозащита е поделен на две главни категории. Првата категорија следи „Класификација на горењето на електрични и оптички влакна кабли“ GB 31247. Каблите кои се придржуваат на овој систем на стандарди се широко користат во густонаселени области како што се високобрзински железници и метро. Овој стандарт поставува строги барања за параметри како густина на дим, издасување на топлина и целосна продукција на дим, а каблите типички користат материјали со низка густина на дим и без халогени.

Втората категорија е „Општи правила за пламенозащитни или противопожарни електрични жице, кабли или оптички кабли“ GB/T 19666. Пред воведувањето на GB 31247, овој стандарт беше широко применуван во сите видови на објекти во Кина. Системот GB/T 19666 исто така одредува вредности за параметри како густина на дим, и при набавката често се специфицираат дополнителни префикси, како WD (низка густина на дим, без халогени). Соодветните тестирани стандарди за класификација на пламенозащита на кабли се прикажани во табелата подолу:

Стандард за класификација на предмет 1: Стандардот „Општи правила за пламенозащитни или противопожарни електрични жице, кабли или оптички кабли“ GB/T 19666 користи познатите ZA, ZB, ZC класификации за институти за дизајн на енергија. Меѓутоа, неговата референтна метода за тестiranje, „Тест на вертикално ширење на пламенот за група жици или кабли под услови на пожар – Дел 3: Методи за тестирање на група жици или кабли“ GB 18380.3-2001, беше повлечена. Овој тестирани стандард беше базиран на IEC 60332-3-25:2000, „Тести на електрични и оптички влакна кабли под услови на пожар – Дел 3-25: Тест за вертикално ширење на пламенот на вертикално монтирани групи кабли – Категорија D.“

Стандард за класификација на предмет 2: Стандардот „Пламенозащитни и противопожарни кабли – Дел 1: Пламенозащитни кабли“ GA 306.1-2007, класифицира кабли според ажурирани методи за тестирање GB 18380.31~36-2008, кои замениле GB 18380.3-2001. Неговата главна разлика е вклучувањето на дополнителни критериуми како токсичност на дим (GB 20285), пропусканост на светлина и отпорност на корозија, што дополнително поделува A, B и C класи во пет различни степени.

Стандард за класификација на предмет 3: „Класификација на горењето на електрични и оптички влакна кабли“ GB 31247 е најновиот стандард. Соодветната метода за тестирање е „Характеристики на ширење на пламенот, издасување на топлина и производство на дим на кабли или оптички влакна кабли под услови на пожар“ GB 31248, која се реферира на EN 50399:2011, „Заеднички методи за тестирање на кабли под услови на пожар – Процедури за меренје на издасување на топлина и производство на дим за тест на вертикално ширење на пламенот на група жици и кабли – Апаратура, процедура и општи резултати.“ Клучната разлика е дека тоа ецензува ширење на пламенот, целосно издасување на топлина, врхунска стапка на издасување на топлина и целосна продукција на дим. Критериумите помеѓу овие два системи за класификација се значително различни. Системот GB 31247 (B1 класа) акцентира на низко халогено и низка густина на дим, што значи дека класификациите не се директно еквивалентни. Дури и „B“ класата во системот ZA/ZB/ZC не исполнува барањата на B1 класата.

2. Причини зошто B1 класата не е достапна за високонапонски кабли

2.1 Недостаток на материјали со низка густина на дим и отпорност на корозија

Достигоњето на низка густина на дим типички бара користење на битумна боја. Меѓутоа, битумната боја не исполнува барањата за отпорност на корозија, и неговата употреба исто така е забранета од европските стандарди. Затоа, критериумот за низка густина на дим не може да се исполнува. Високонапонските електрични кабли користат метална алуминија покривка со битумна антикорозионна структура, која генерира значителна количина дим при горење. Иако во границите на страната се користат битумна боја или термоплавечки адгезив, оваа структура нија производена од домашни производители ниту користена во никаков инженерски проект. Затоа, областа на материјалите за надворешна покривка на високонапонски кабли ограничува можността за достигоње на низка густина на дим потребна за B1 класата.

2.2 Силно намалување на отпорноста на изолација во кабли со низко халогено

Значителна разлика помеѓу високонапонски и средненапонски електрични кабли се наоѓа во изборот на материјал за надворешна покривка. Због големата капацитет на стрuja, висок напон и једнојадрен дизајн на високонапонски кабли, надворешната покривка мора да има одлични изолациони својства за оперативна безопасност. Затоа, надворешната покривка на високонапонски кабли е специфицирана како „изолационски степен“, додека средненапонските кабли користат материјал „покривачки степен“.

Меѓутоа, компаундите за покривка со низка густина на дим и без халогени содржат голема количина на неоргански пламенозащитни состојки, што доведува до релативно слаба изолационна отпорност на покривката. Тековната перформанса на изолационата покривка следи редоследот: PE ≥ Пламенозащитен PE ≥ PVC ≥ Серия со низка густина на дим и без халогени. Због ова, тековните стандарди за високонапонски кабли како GB/T 11017 и GB/T 18890 не ги вклучиле компаундите за покривка со низка густина на дим и без халогени во нивниот систем на стандарди. Спротивно на тоа, за средненапонски кабли, каде барањата за изолационата перформанса на покривката се помалку строги, компаундите за покривка со низка густина на дим и без халогени веќе се вклучени во системот на стандарди.

Енергетските компанија организирале многу конференции на индустријата за кабли, главно поради лоша перформанса на два ключни индикатори: стапката на апсорбиране на вода на надворешната покривка под услови на наспротна апсорбирана вода и изолационата резистивност под услови на наспротна апсорбирана вода.

Ситуацијата со предотврата на пожар во тунели за високонапонски кабли е тешка. Тековно, високонапонските кабли се главно купуваат во пламенозащитни модели. Како што самото име подразбира, пламенозащитните материјали се конвенционални материјали за покривка со додатни формули како пламенозащитни состојки, кои додаваат материјалите пламенозащитни својства. Пламенозащитната перформанса на обични покривки е прикажана во Табела 3.

Како пример, за PE покривка, пламенозащитен PE е стандарден PE материјал за покривка со додатни пламенозащитни состојки. Пламенозащитните состојки се поделени на неоргански и органски типови. Тековно, повеќето производи на пазарот главно користат неоргански пламенозащитни состојки, со заеднички типови како оксид на магнезиум и оксид на алуминиум. Овие материјали лесно апсорбираат влага и подлежат на реакции на хидратација при нормални услови. Затоа, материјалите за покривка типички се ставаат во производство одма после набавка; во спротивно, може да се случи апсорбиране на влага, што доведува до дефекти како празнина при екструзија. Само кога пламенозащитните честички се микронизирани, подлегнуваат на модификација на површината и се подобрува нивната компатибилност со материјалите, пламенозащитните компаунди за покривка можат да постигнат добар процес.

Водонепроходимите кабли обично се однесуваат на кабли со целосна, запечатана метална покривка. Ако се користи пластична покривка како водонепроходим слој, влагата може да проникне во каблот преку пластиката. Проникнувањето на влага е релативно бавен процес. Во време на фактичка работа на каблот, температурата на површината на покривката може да достигне до 60°C, што го забрзува проникнувањето на влага. Затоа, за ново комисионирани покривки, изолационата резистивност обично исполнува барањата. Меѓутоа, по неколку месеци до околу една година од работа, изолационата резистивност на многу линии се сила снижува, и овој проблем обично се открива во тој временски период. Кога изолационата резистивност се снижи до одредена ниво, стапката на поништување обично се стабилизира и забавува.

2.4 Лошо отпорство на пукнување на кабли со низко халогено

Во Табела 5, ST2 се однесува на PVC, ST7 на PE, а ST8 на материјал без халогени и со низка густина на дим. Од гледна точка на механичките својства на покривката, теглоотпорноста и проширливоста при пукнување на материјалите без халогени и со низка густина на дим се значително посебни. Инсталацијата на кабли без халогени и со низка густина на дим има строги барања, особено во отворените области на северни региони, бидејќи овие покривки се склони на пукнување при низки температури и може да се појават и во време на работа. Било многу слични случаи на качествен инцидент веќе се случиле со средненапонски и низконапонски кабли во Кина. Неколку строителни проекти користат кабли без халогени и со низка густина на дим во зимата, делично затоа што работата се врши вонутри, каде температурите се повисоки.

Каблите без халогени и со низка густина на дим се главно користат вонутри зградите и во густонаселени области како станции, метро и јавни згради. Енергетскиот канал на утилитарниот тунел не припада на густонаселена област.

3 Заклучок

На основа на горенаведениот анализа, материјалите без халогени и со низка густина на дим имаат посебни перформанси од тековните материјали за покривка со изолационски степен и се подложни на повеќе проблеми. Затоа, тековните стандарди за високонапонски кабли како GB/T 11017 и GB/T 18890 не ги вклучиле материјалите за покривка без халогени и со низка густина на дим во нивниот систем на стандарди.

„Класификација на горењето на електрични и оптички влакна кабли“ GB 31247 јача контрола на поведба на пожар. Ова е соодветно за густонаселени области како метро и високобрзински железници, каде има многу гориви материјали, због безбедносни разлоги за живот и имот. Повеќето кабли користени во овие области се средненапонски или низконапонски, за кои барањата за електрична перформанса не се толку строги како за високонапонски кабли.

Посебно е важно да се напомене дека класата B во „Општи правила за пламенозащитни или противопожарни електрични жице, кабли или оптички кабли“ GB/T 19666 не е еквивалентна на B1 класата во „Класификација на горењето на електрични и оптички влакна кабли“ GB 31247. Двата стандарда имаат потполно различни критериуми за перформанса на пожар и наменети области на применување. Не треба да се користат меѓусебно заменливо. Препорачливо е да се користат високонапонски кабли кои исполнуваат GB/T 19666 класа B, а не препорачливо е да се користат високонапонски кабли кои исполнуваат GB 31247 B1 или B2 класи. Иако и двата се означени како „B“, тие припаѓаат на различни системи на стандарди, што доведува до потполно различни резултати на перформанса. Користењето на високонапонски кабли кои исполнуваат GB 31247 B1 или B2 класи би поставило огромно притиска на одделот за конструкција и одржување.

Због строгите барања за предотврта на пожар во енергетски тунели, по надградувањето на класификацијата на пламенозащита до класа B:

• За цеви или директно заривање каде што пламенозащитата не е потребна, може да се изберат надворешни покривки со PE (без додатни пламенозащитни состојки, што дава стабилна изолационата резистивност).

• За високонапонски кабли инсталации во тунели, препорачливи се надворешни покривки со PVC (недостатокот е издасувањето на токсични гасови при горење; предноста е дека формулацијата може да ја подобри водонепроходимоста, а изолационата резистивност е подобро стабилна врз однос на класа B пламенозащитни PE кабли).

Повеќе, препорачливо е да се иницираат совместни истражувања за материјали и структури на покривка за фундаментално решавање на конфликтот помеѓу изолационата резистивност и пламенозащитата.