Pertimbangan dan Cadangan untuk Pemilihan Bahan Anti Api Kabel Tegangan Tinggi

1. Piawaian Pengelasan Kabel Tahan Api

Sistem piawaian tahan api dibahagikan kepada dua kategori utama. Kategori pertama mengikuti "Pengelasan Tingkah Laku Pembakaran untuk Kabel Elektrik dan Serat Optik" GB 31247. Kabel yang mematuhi sistem piawaian ini digunakan secara meluas di kawasan berpenduduk padat seperti kereta api laju dan aliran bawah tanah. Piawaian ini menetapkan keperluan ketat terhadap parameter seperti ketumpatan asap, pelepasan haba, dan jumlah pengeluaran asap, dan kabel biasanya menggunakan bahan rendah asap, bebas halogen.

Kategori kedua adalah "Peraturan Am untuk Wayar Elektrik, Kabel, atau Kabel Serat Optik Tahan Api atau Tahan Api" GB/T 19666. Sebelum pengenalan GB 31247, piawaian ini digunakan secara meluas di semua jenis kemudahan di China. Sistem GB/T 19666 juga menentukan nilai untuk parameter seperti ketumpatan asap, dan semasa penajaan, awalan tambahan sering ditetapkan, seperti WD (rendah asap, bebas halogen). Standard ujian untuk peringkat tahan api kabel ditunjukkan dalam jadual di bawah:

Piawaian Pengelasan untuk Item 1: Piawaian "Peraturan Am untuk Wayar Elektrik, Kabel, atau Kabel Serat Optik Tahan Api atau Tahan Api" GB/T 19666 menggunakan pengelasan ZA, ZB, ZC yang dikenali oleh institut reka bentuk kuasa. Walau bagaimanapun, kaedah ujian yang dirujuk, "Ujian pada penyebaran api vertikal untuk wayar atau kabel bertindih di bawah keadaan api – Bahagian 3: Kaedah ujian untuk wayar atau kabel bertindih" GB 18380.3-2001, telah ditarik balik. Piawaian ujian ini berdasarkan IEC 60332-3-25:2000, "Ujian pada kabel elektrik dan serat optik di bawah keadaan api – Bahagian 3-25: Ujian untuk penyebaran api vertikal kabel bertindih dipasang secara vertikal – Kategori D."

Piawaian Pengelasan untuk Item 2: Piawaian "Kabel Tahan Api dan Tahan Api – Bahagian 1: Kabel Tahan Api" GA 306.1-2007, mengelas kabel mengikut kaedah ujian yang dikemaskini GB 18380.31~36-2008, yang menggantikan GB 18380.3-2001. Perbezaan utamanya adalah termasuk kriteria tambahan seperti toksisiti asap (GB 20285), transmisi cahaya, dan ketahanan korosi, lebih lanjut mengubah A, B, dan C menjadi lima gradasi berbeza.

Piawaian Pengelasan untuk Item 3: "Pengelasan Tingkah Laku Pembakaran untuk Kabel Elektrik dan Serat Optik" GB 31247 adalah piawaian paling terkini. Kaedah ujiannya adalah "Penyebaran api, pelepasan haba, dan ciri-ciri pengeluaran asap kabel atau kabel serat optik di bawah keadaan api" GB 31248, yang merujuk EN 50399:2011, "Kaedah ujian umum untuk kabel di bawah keadaan api – Prosedur pengukuran pelepasan haba dan pengeluaran asap untuk ujian penyebaran api vertikal wayar dan kabel bertindih – Alat, prosedur, dan hasil umum." Perbezaan utama adalah ia menilai penyebaran api, jumlah pelepasan haba, kadar pelepasan haba puncak, dan jumlah pengeluaran asap. Kriteria antara kedua-dua sistem pengelasan ini berbeza secara signifikan. Sistem GB 31247 (kelas B1) menekankan ciri-ciri rendah halogen dan rendah asap, bermaksud pengelasan tidak setara secara langsung. Walaupun kelas "B" dalam sistem ZA/ZB/ZC gagal memenuhi keperluan kelas B1.

2. Sebab Mengapa Kelas B1 Tidak Tersedia untuk Kabel Voltan Tinggi

2.1 Kekurangan Bahan Rendah Asap, Tahan Korosi

Mencapai prestasi rendah asap biasanya memerlukan penggunaan cat bitumen. Walau bagaimanapun, cat bitumen tidak memenuhi keperluan ketahanan korosi, dan penggunaannya juga dilarang oleh standard Eropah. Oleh itu, kriteria prestasi rendah asap tidak dapat dipenuhi. Kabel kuasa voltan tinggi menggunakan selubung aluminium logam dengan struktur anti-korosi bitumen, yang menghasilkan asap yang signifikan semasa pembakaran. Di luar negara, cat bitumen atau adhesif panas lebur biasanya digunakan, tetapi struktur ini tidak dibuat oleh mana-mana pengeluar tempatan atau digunakan dalam mana-mana projek kejuruteraan. Akibatnya, bidang bahan untuk selubung luar kabel kuasa voltan tinggi membatasi keupayaan untuk mencapai prestasi rendah asap yang diperlukan untuk kelas B1.

2.2 Penurunan Rintangan Isolasi pada Kabel Rendah Halogen

Perbezaan utama antara kabel kuasa voltan tinggi dan sederhana terletak pada pilihan bahan selubung luar. Disebabkan kapasiti arus yang tinggi, overvoltage yang tinggi, dan reka bentuk single-core kabel voltan tinggi, selubung luar mesti mempunyai sifat isolasi yang luar biasa untuk keselamatan operasi. Oleh itu, selubung luar kabel voltan tinggi ditetapkan sebagai "peringkat isolasi," manakala kabel voltan sederhana menggunakan bahan "peringkat selubung."

Walau bagaimanapun, komposit selubung bebas halogen, rendah asap mengandungi sejumlah besar retardan api anorganik, yang menghasilkan rintangan isolasi yang relatif lemah untuk selubung. Prestasi isolasi bahan selubung semasa mengikuti susunan: PE ≥ PE tahan api ≥ PVC ≥ siri bebas halogen, rendah asap. Oleh itu, standard kabel voltan tinggi semasa seperti GB/T 11017 dan GB/T 18890 belum menggabungkan komposit selubung bebas halogen, rendah asap ke dalam sistem standard mereka. Sebaliknya, untuk kabel voltan sederhana, di mana keperluan prestasi isolasi selubung kurang ketat, komposit selubung bebas halogen, rendah asap telah dimasukkan ke dalam sistem standard.

Syarikat grid kuasa telah mengadakan pelbagai konferensi industri kabel, terutamanya disebabkan prestasi yang buruk bagi dua penunjuk utama: kadar penyerapan air selubung luar di bawah keadaan penyerapan air yang tepu, dan rintangan isolasi di bawah keadaan penyerapan air yang tepu.

Keadaan pencegahan kebakaran di terowong kabel kuasa voltan tinggi sangat serius. Semasa ini, kabel voltan tinggi kebanyakannya dibeli dalam model tahan api. Seperti namanya, bahan tahan api adalah bahan selubung biasa dengan formula tambahan seperti retardan api, memberi bahan sifat tahan api. Prestasi tahan api selubung biasa ditunjukkan dalam Jadual 3.

Mengambil selubung PE sebagai contoh, PE tahan api adalah bahan selubung PE standard dengan tambahan retardan api. Retardan api dibahagikan kepada jenis anorganik dan organik. Semasa ini, kebanyakan produk di pasaran menggunakan retardan api anorganik, dengan jenis biasa termasuk magnesium oksida dan aluminium oksida. Bahan-bahan ini mudah menyerap kelembapan dan menjalani tindak balas hidrasi dalam keadaan normal. Oleh itu, bahan selubung biasanya segera dimasukkan ke dalam produksi selepas pembelian; jika tidak, penyerapan kelembapan boleh berlaku, menyebabkan cacat seperti ruang hampa semasa ekstrusi. Hanya selepas partikel retardan api dihaluskan, melalui modifikasi permukaan, dan kebolehkompatibilitan bahan ditingkatkan, komposit selubung tahan api dapat mencapai kebolehprosesan yang baik.

Kabel tahan air biasanya merujuk kepada kabel dengan selubung logam yang lengkap dan tertutup. Jika selubung plastik digunakan sebagai lapisan tahan air, kelembapan boleh menembusi kabel melalui plastik. Penembusan kelembapan adalah proses yang agak perlahan. Semasa operasi kabel sebenar, suhu permukaan selubung boleh mencapai sehingga 60°C, yang mempercepatkan penembusan kelembapan. Oleh itu, untuk selubung kabel yang baru dilancarkan, rintangan isolasi biasanya memenuhi keperluan. Walau bagaimanapun, selepas beberapa bulan hingga sekitar setahun operasi, rintangan isolasi selubung banyak laluan turun tajam, dan isu ini biasanya dikesan dalam masa tersebut. Setelah rintangan isolasi selubung turun ke tahap tertentu, kadar penurunan cenderung stabil dan melambat.

2.4 Ketahanan Pecah yang Lemah pada Kabel Rendah Halogen

Dalam Jadual 5, ST2 merujuk kepada PVC, ST7 kepada PE, dan ST8 kepada bahan bebas halogen, rendah asap. Dari sudut pandangan sifat mekanikal selubung, kekuatan tarikan dan elongasi pecah bahan bebas halogen, rendah asap secara signifikan lebih lemah. Pemasangan kabel bebas halogen, rendah asap mempunyai keperluan yang ketat, terutamanya di kawasan luar di kawasan utara, kerana selubung ini mudah retak pada suhu rendah dan mungkin retak semasa operasi. Banyak insiden kualiti serupa telah berlaku dengan kabel voltan sederhana dan rendah di China. Beberapa projek pembinaan menggunakan kabel bebas halogen, rendah asap semasa musim sejuk, sebahagiannya kerana kerja dilakukan di dalam bangunan di mana suhu lebih tinggi.

Kabel bebas halogen, rendah asap kebanyakannya digunakan di dalam bangunan dan kawasan berpenduduk padat seperti stesen, aliran bawah tanah, dan bangunan awam. Bilik kuasa utiliti tidak termasuk kawasan berpenduduk padat.

3 Kesimpulan

Berdasarkan analisis di atas, bahan bebas halogen, rendah asap mempunyai prestasi yang lebih buruk daripada bahan selubung tahan api peringkat isolasi semasa dan lebih cenderung mengalami masalah. Oleh itu, standard kabel voltan tinggi semasa seperti GB/T 11017 dan GB/T 18890 belum menggabungkan bahan selubung bebas halogen, rendah asap ke dalam sistem standard mereka.

"Pengelasan Tingkah Laku Pembakaran untuk Kabel Elektrik dan Serat Optik" GB 31247 memperkuatkan kawalan tingkah laku api. Ini sesuai untuk kawasan berpenduduk padat seperti aliran bawah tanah dan stesen kereta api laju, di mana terdapat banyak bahan mudah bakar, berdasarkan pertimbangan keselamatan hidup dan harta. Kebanyakan kabel yang digunakan di kawasan-kawasan ini adalah voltan sederhana atau rendah, di mana keperluan prestasi elektrik tidak seketat kabel voltan tinggi.

Adalah penting untuk diperhatikan bahawa peringkat Kelas B dalam "Peraturan Am untuk Wayar Elektrik, Kabel, atau Kabel Serat Optik Tahan Api atau Tahan Api" GB/T 19666 tidak setara dengan peringkat B1 dalam "Pengelasan Tingkah Laku Pembakaran untuk Kabel Elektrik dan Serat Optik" GB 31247. Dua standard ini mempunyai kriteria prestasi api dan kawasan aplikasi yang sepenuhnya berbeza. Mereka tidak boleh digunakan secara bergantian. Disarankan untuk menggunakan kabel voltan tinggi yang memenuhi Kelas B GB/T 19666, dan tidak disarankan untuk menggunakan kabel voltan tinggi yang memenuhi peringkat B1 atau B2 GB 31247. Walaupun kedua-duanya diberi label "B," mereka termasuk dalam sistem standard yang berbeza, menghasilkan hasil prestasi yang sepenuhnya berbeza. Penggunaan kabel voltan tinggi yang memenuhi peringkat B1 atau B2 GB 31247 akan memberi tekanan yang besar kepada jabatan pembinaan dan operasi & pemeliharaan.

Mengingat keperluan pencegahan kebakaran yang ketat di terowong kuasa, selepas meningkatkan peringkat tahan api ke Kelas B:

• Untuk saluran atau penguburan langsung di mana tahan api tidak diperlukan, selubung luar PE (tanpa tambahan retardan api, memberikan rintangan isolasi yang stabil) boleh dipilih.

• Untuk kabel voltan tinggi yang dipasang di terowong, selubung luar PVC direkomendasikan (kelemahannya adalah pelepasan gas beracun semasa pembakaran; kelebihannya adalah formulasi dapat meningkatkan ketahanan air, dan rintangan isolasi lebih stabil berbanding kabel PE tahan api Kelas B).

Selain itu, disarankan untuk segera memulakan penyelidikan bersama tentang bahan dan struktur selubung untuk mengatasi konflik antara rintangan isolasi dan tahan api secara fundamental.