การพิจารณาและการแนะนำสำหรับการเลือกสารป้องกันไฟสำหรับสายไฟแรงสูง

1. มาตรฐานการจำแนกสายเคเบิลที่ป้องกันไฟ

ระบบมาตรฐานการป้องกันไฟถูกแบ่งออกเป็นสองหมวดหลัก หมวดแรกตาม "การจำแนกพฤติกรรมการเผาไหม้ของสายไฟและสายใยแก้วนำแสง" GB 31247 สายเคเบิลที่ปฏิบัติตามมาตรฐานนี้ถูกใช้อย่างกว้างขวางในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น เช่น เส้นทางรถไฟความเร็วสูงและรถไฟใต้ดิน มาตรฐานนี้กำหนดข้อกำหนดที่เข้มงวดเกี่ยวกับพารามิเตอร์เช่น ความหนาแน่นของควัน การปล่อยความร้อน และปริมาณควันรวม และสายเคเบิลโดยทั่วไปจะใช้วัสดุที่มีควันน้อยและไม่มีฮาโลเจน

หมวดที่สองคือ "กฎทั่วไปสำหรับสายไฟหรือสายใยแก้วนำแสงที่ป้องกันไฟหรือทนไฟ" GB/T 19666 ก่อนที่จะมีการแนะนำ GB 31247 มาตรฐานนี้ได้ถูกนำไปใช้อย่างกว้างขวางในประเภทอาคารต่างๆ ในประเทศจีน ระบบ GB/T 19666 ยังระบุค่าสำหรับพารามิเตอร์เช่น ความหนาแน่นของควัน และในการประมูล มักจะระบุคำนำหน้าเพิ่มเติม เช่น WD (ควันน้อยและไม่มีฮาโลเจน) ตารางมาตรฐานทดสอบการป้องกันไฟของสายเคเบิลแสดงด้านล่าง:

มาตรฐานการจำแนกข้อ 1: มาตรฐาน "กฎทั่วไปสำหรับสายไฟหรือสายใยแก้วนำแสงที่ป้องกันไฟหรือทนไฟ" GB/T 19666 ใช้การจำแนก ZA, ZB, ZC ที่คุ้นเคยกับสถาบันออกแบบพลังงาน อย่างไรก็ตาม วิธีทดสอบที่อ้างอิง "การทดสอบการแพร่กระจายของเปลวไฟแนวตั้งสำหรับสายไฟหรือสายใยแก้วนำแสงที่รวมกันภายใต้สภาพไฟไหม้ – ส่วนที่ 3: วิธีทดสอบสำหรับสายไฟหรือสายใยแก้วนำแสงที่รวมกัน" GB 18380.3-2001 ได้ถูกยกเลิก วิธีทดสอบนี้อ้างอิงจาก IEC 60332-3-25:2000 "การทดสอบสายไฟและสายใยแก้วนำแสงภายใต้สภาพไฟไหม้ – ส่วนที่ 3-25: การทดสอบการแพร่กระจายของเปลวไฟแนวตั้งของสายเคเบิลที่ติดตั้งแนวตั้ง – หมวด D"

มาตรฐานการจำแนกข้อ 2: มาตรฐาน "สายไฟที่ป้องกันไฟและทนไฟ – ส่วนที่ 1: สายไฟที่ป้องกันไฟ" GA 306.1-2007 จำแนกสายเคเบิลด้วยวิธีทดสอบที่อัปเดต GB 18380.31~36-2008 ซึ่งแทนที่ GB 18380.3-2001 ความแตกต่างสำคัญคือการรวมเกณฑ์เพิ่มเติมเช่น ความเป็นพิษของควัน (GB 20285) การส่งผ่านแสง และความต้านทานต่อการกัดกร่อน ทำให้การจำแนก A, B, และ C ถูกแบ่งออกเป็นห้าระดับย่อย

มาตรฐานการจำแนกข้อ 3: "การจำแนกพฤติกรรมการเผาไหม้ของสายไฟและสายใยแก้วนำแสง" GB 31247 เป็นมาตรฐานใหม่ล่าสุด วิธีทดสอบที่เกี่ยวข้องคือ "ลักษณะการแพร่กระจายของเปลวไฟ การปล่อยความร้อน และการผลิตควันของสายไฟหรือสายใยแก้วนำแสงภายใต้สภาพไฟไหม้" GB 31248 ซึ่งอ้างอิง EN 50399:2011 "วิธีทดสอบทั่วไปสำหรับสายไฟภายใต้สภาพไฟไหม้ – ขั้นตอนการวัดการปล่อยความร้อนและการผลิตควันสำหรับการทดสอบการแพร่กระจายของเปลวไฟแนวตั้งของสายไฟและสายใยแก้วนำแสงที่รวมกัน – อุปกรณ์ ขั้นตอน และผลลัพธ์ทั่วไป" ความแตกต่างสำคัญคือการประเมินการแพร่กระจายของเปลวไฟ การปล่อยความร้อนรวม อัตราการปล่อยความร้อนสูงสุด และการผลิตควันรวม เกณฑ์ระหว่างสองระบบการจำแนกนี้แตกต่างกันมาก ระบบ GB 31247 (คลาส B1) เน้นคุณสมบัติที่มีฮาโลเจนต่ำและควันน้อย หมายความว่าการจำแนกไม่เทียบเท่ากัน แม้แต่คลาส "B" ภายในระบบ ZA/ZB/ZC ก็ไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดของคลาส B1

2. สาเหตุที่คลาส B1 ไม่สามารถใช้กับสายไฟแรงสูง

2.1 ขาดแคลนวัสดุที่มีควันน้อยและทนต่อการกัดกร่อน

การบรรลุประสิทธิภาพควันน้อยโดยทั่วไปต้องใช้สีบิทูเมน แต่สีบิทูเมนไม่สามารถตอบสนองข้อกำหนดการทนต่อการกัดกร่อน และการใช้งานยังถูกห้ามโดยมาตรฐานยุโรป ดังนั้น ข้อกำหนดประสิทธิภาพควันน้อยไม่สามารถบรรลุได้ สายไฟแรงสูงใช้ชั้นหุ้มอลูมิเนียมที่มีโครงสร้างป้องกันการกัดกร่อนด้วยสีบิทูเมน ซึ่งจะสร้างควันจำนวนมากเมื่อเผาไหม้ ขณะที่ต่างประเทศมักใช้สีบิทูเมนหรือกาวร้อน โครงสร้างนี้ยังไม่ได้ถูกผลิตโดยผู้ผลิตภายในประเทศและไม่ได้ใช้ในโครงการวิศวกรรมใด ๆ ดังนั้น สนามวัสดุสำหรับชั้นหุ้มภายนอกของสายไฟแรงสูงจำกัดความสามารถในการบรรลุประสิทธิภาพควันน้อยที่ต้องการสำหรับคลาส B1

2.2 การลดความต้านทานฉนวนในสายไฟที่มีฮาโลเจนต่ำ

ความแตกต่างสำคัญระหว่างสายไฟแรงสูงและแรงกลางคือการเลือกวัสดุชั้นหุ้มภายนอก เนื่องจากความจุกระแสสูง แรงดันไฟฟ้าสูง และการออกแบบแบบแกนเดียวของสายไฟแรงสูง ชั้นหุ้มภายนอกต้องมีคุณสมบัติฉนวนที่ยอดเยี่ยมเพื่อความปลอดภัยในการทำงาน ดังนั้น ชั้นหุ้มภายนอกของสายไฟแรงสูงถูกกำหนดเป็น "เกรดฉนวน" ในขณะที่สายไฟแรงกลางใช้วัสดุ "เกรดหุ้ม"

อย่างไรก็ตาม สารผสมหุ้มที่มีควันน้อยและไม่มีฮาโลเจนประกอบด้วยสารป้องกันไฟลามที่ไม่ใช่อินทรีย์เป็นจำนวนมาก ทำให้ความต้านทานฉนวนของชั้นหุ้มค่อนข้างต่ำ ความต้านทานฉนวนของวัสดุชั้นหุ้มปัจจุบันตามลำดับคือ: PE ≥ PE ป้องกันไฟลาม ≥ PVC ≥ ซีรีส์ควันน้อยและไม่มีฮาโลเจน เนื่องจากเหตุผลนี้ มาตรฐานสายไฟแรงสูงปัจจุบัน เช่น GB/T 11017 และ GB/T 18890 ยังไม่ได้รวมสารผสมหุ้มที่มีควันน้อยและไม่มีฮาโลเจนเข้าสู่ระบบมาตรฐาน ในทางกลับกัน สำหรับสายไฟแรงกลาง ที่มีข้อกำหนดความต้านทานฉนวนของชั้นหุ้มน้อยกว่า สารผสมหุ้มที่มีควันน้อยและไม่มีฮาโลเจนได้ถูกนำมาใช้ในระบบมาตรฐานแล้ว

บริษัทพลังงานไฟฟ้าได้จัดประชุมอุตสาหกรรมสายไฟหลายครั้ง โดยเฉพาะเนื่องจากประสิทธิภาพที่ไม่ดีของสองตัวชี้วัดสำคัญ: อัตราการดูดน้ำของชั้นหุ้มภายนอกภายใต้สภาพการดูดน้ำอิ่มตัว และความต้านทานฉนวนภายใต้สภาพการดูดน้ำอิ่มตัว

สถานการณ์การป้องกันไฟในอุโมงค์สายไฟแรงสูงรุนแรง ปัจจุบันสายไฟแรงสูงส่วนใหญ่ถูกซื้อในรุ่นที่ป้องกันไฟลาม ตามชื่อ วัสดุป้องกันไฟลามเป็นวัสดุหุ้มทั่วไปที่มีส่วนผสมเพิ่มเติม เช่น สารป้องกันไฟลาม ทำให้วัสดุมีคุณสมบัติป้องกันไฟลาม ประสิทธิภาพป้องกันไฟลามของชั้นหุ้มทั่วไปแสดงในตาราง 3

ตัวอย่างเช่น ชั้นหุ้ม PE ชั้นหุ้ม PE ป้องกันไฟลามเป็นวัสดุหุ้ม PE ทั่วไปที่มีสารป้องกันไฟลามเพิ่มเติม สารป้องกันไฟลามแบ่งเป็นชนิดอนินทรีย์และอินทรีย์ ปัจจุบันผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ในตลาดใช้สารป้องกันไฟลามอนินทรีย์ โดยสารที่พบบ่อยคือออกไซด์แมกนีเซียมและออกไซด์อะลูมิเนียม สารเหล่านี้สามารถดูดน้ำและเกิดปฏิกิริยาไฮเดรชันในสภาพปกติ ดังนั้น วัสดุหุ้มมักถูกนำไปผลิตทันทีหลังจากการจัดซื้อ หากไม่เช่นนั้น จะเกิดการดูดน้ำและนำไปสู่ข้อบกพร่องเช่น โพรงอากาศระหว่างการขึ้นรูป สารป้องกันไฟลามต้องถูกทำให้ละเอียดขนาดไมโครเมตร ผ่านการปรับปรุงพื้นผิว และเพิ่มความเข้ากันได้ของวัสดุ เพื่อให้สารผสมหุ้มป้องกันไฟลามมีกระบวนการผลิตที่ดี

สายไฟกันน้ำโดยทั่วไปหมายถึงสายไฟที่มีชั้นหุ้มโลหะที่สมบูรณ์และปิดสนิท ถ้าใช้ชั้นหุ้มพลาสติกเป็นชั้นกันน้ำ น้ำสามารถซึมผ่านชั้นพลาสติกเข้าสู่สายไฟได้ การซึมผ่านของน้ำเป็นกระบวนการที่ช้า ระหว่างการทำงานจริงของสายไฟ ความร้อนบนพื้นผิวชั้นหุ้มอาจสูงถึง 60°C ทำให้การซึมผ่านของน้ำเร็วขึ้น ดังนั้น สำหรับชั้นหุ้มใหม่ที่เริ่มใช้งาน ความต้านทานฉนวนโดยทั่วไปจะตรงตามข้อกำหนด แต่หลังจากใช้งานไปสักระยะหนึ่ง ความต้านทานฉนวนของชั้นหุ้มของหลายสายไฟจะลดลงอย่างรวดเร็ว และปัญหานี้มักจะถูกค้นพบภายในเวลาไม่กี่เดือนถึงประมาณหนึ่งปี หลังจากที่ความต้านทานฉนวนลดลงไปถึงระดับหนึ่ง อัตราการลดลงมักจะคงที่และช้าลง

2.4 ความต้านทานต่อการแตกของสายไฟที่มีฮาโลเจนต่ำไม่ดี

ในตาราง 5 ST2 หมายถึง PVC, ST7 หมายถึง PE, และ ST8 หมายถึงวัสดุไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อย จากมุมมองของคุณสมบัติกลไกของชั้นหุ้ม ความแข็งแรงแรงดึงและความยืดหยุ่นที่แตกของวัสดุไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อยค่อนข้างต่ำ การติดตั้งสายไฟไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อยมีข้อกำหนดที่เข้มงวด โดยเฉพาะในพื้นที่กลางแจ้งในภาคเหนือ เพราะชั้นหุ้มเหล่านี้มีแนวโน้มที่จะแตกที่อุณหภูมิต่ำและอาจแตกระหว่างการใช้งาน มีเหตุการณ์คุณภาพที่คล้ายคลึงกันเกิดขึ้นกับสายไฟแรงกลางและแรงต่ำในจีนแล้ว บางโครงการก่อสร้างใช้สายไฟไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อยในช่วงฤดูหนาว บางส่วนเพราะงานดำเนินการภายในอาคารที่มีอุณหภูมิสูงกว่า

สายไฟไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อยใช้ในอาคารและพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น เช่น สถานีรถไฟใต้ดินและสถานีรถไฟความเร็วสูง ช่องไฟฟ้าในอุโมงค์สาธารณูปโภคไม่ได้เป็นพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น

3 สรุป

จากวิเคราะห์ข้างต้น วัสดุไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อยมีประสิทธิภาพแย่กว่าวัสดุหุ้มป้องกันไฟลามเกรดฉนวนปัจจุบันและมีแนวโน้มที่จะเกิดปัญหา ดังนั้น มาตรฐานสายไฟแรงสูงปัจจุบัน เช่น GB/T 11017 และ GB/T 18890 ยังไม่ได้รวมวัสดุหุ้มไม่มีฮาโลเจนและมีควันน้อยเข้าสู่ระบบมาตรฐาน

"การจำแนกพฤติกรรมการเผาไหม้ของสายไฟและสายใยแก้วนำแสง" GB 31247 ยกระดับการควบคุมพฤติกรรมการเผาไหม้ ซึ่งเหมาะสมกับพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่น เช่น สถานีรถไฟใต้ดินและสถานีรถไฟความเร็วสูง ที่มีวัสดุไวไฟมากมาย เนื่องจากความพิจารณาด้านความปลอดภัยชีวิตและทรัพย์สิน สายไฟส่วนใหญ่ที่ใช้ในพื้นที่เหล่านี้เป็นสายไฟแรงกลางหรือแรงต่ำ ที่มีข้อกำหนดประสิทธิภาพไฟฟ้าไม่เข้มงวดเท่าสายไฟแรงสูง

ควรระวังเป็นพิเศษว่า ระดับ B ใน "กฎทั่วไปสำหรับสายไฟหรือสายใยแก้วนำแสงที่ป้องกันไฟหรือทนไฟ" GB/T 19666 ไม่เท่ากับระดับ B1 ใน "การจำแนกพฤติกรรมการเผาไหม้ของสายไฟและสายใยแก้วนำแสง" GB 31247 สองมาตรฐานมีเกณฑ์ประสิทธิภาพการเผาไหม้และพื้นที่ใช้งานที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง ไม่ควรใช้ทดแทนกัน แนะนำให้ใช้สายไฟแรงสูงที่ปฏิบัติตามระดับ B ของ GB/T 19666 และไม่แนะนำให้ใช้สายไฟแรงสูงที่ปฏิบัติตามระดับ B1 หรือ B2 ของ GB 31247 แม้ว่าทั้งสองจะมีป้ายกำกับ "B" แต่พวกมันอยู่ในระบบมาตรฐานที่ต่างกัน ทำให้ประสิทธิภาพแตกต่างกันอย่างสิ้นเชิง การใช้สายไฟแรงสูงที่ปฏิบัติตามระดับ B1 หรือ B2 ของ GB 31247 จะสร้างความกดดันอย่างมากต่อแผนกการก่อสร้างและการบำรุงรักษา

เนื่องจากข้อกำหนดการป้องกันไฟที่เข้มงวดในอุโมงค์ไฟฟ้า หลังจากปรับระดับการป้องกันไฟลามเป็นระดับ B:

• สำหรับการติดตั้งในท่อหรือฝังโดยตรงที่ไม่ต้องการป้องกันไฟลาม สามารถเลือกชั้นหุ้ม PE (ไม่มีสารป้องกันไฟลามเพิ่มเติม ให้ความต้านทานฉนวนที่เสถียร)

• สำหรับสายไฟแรงสูงที่ติดตั้งในอุโมงค์ ขอแนะนำให้ใช้ชั้นหุ้ม PVC (ข้อเสียคือการปล่อยก๊าซพิษระหว่างการเผาไหม้ ข้อดีคือการปรับสูตรเพื่อเพิ่มความต้านทานต่อน้ำ และความต้านทานฉนวนที่เสถียรกว่าสายไฟ PE ป้องกันไฟลามระดับ B)

นอกจากนี้ ขอแนะนำให้เริ่มการวิจัยร่วมกันเกี่ยวกับวัสดุและโครงสร้างชั้นหุ้มเพื่อแก้ไขข้อขัดแย้งระหว่างความต้านทานฉนวนและคุณสมบัติป้องกันไฟลามอย่างมีประสิทธิภาพ