Yüksek Gerilimli Kablo için Ateş Dirençli Malzeme Seçimi İçin Dikkat Edilecek hususlar ve Öneriler

1.Ateş Dirençli Kablo Sınıflandırma Standartları

Ateş dirençli standart sistemi iki ana kategoriye bölünmüştür. İlk kategori "Elektrik ve Optik Fiber Kabloların Yanma Davranışı Sınıflandırması" GB 31247'yi takip eder. Bu standart sistemine uyan kablolar, yüksek hızlı demiryolları ve metro gibi yoğun nüfuslu alanlarda yaygın olarak kullanılır. Bu standart, duman yoğunluğu, ısı salımı ve toplam duman üretimine olan parametreler üzerinde sıkı gereksinimler getirir ve kablolar genellikle düşük dumanlı, halogensiz malzemeler kullanır.

İkinci kategori "Ateş Dirençli veya Ateş Dayanıklı Elektrik Telleri, Kablolar veya Optik Kablolar için Genel Kurallar" GB/T 19666'dur. GB 31247'nin tanıtılmadan önce, bu standart Çin'deki tüm türden tesislerde yaygın olarak uygulanmıştır. GB/T 19666 sistemi de duman yoğunluğu gibi parametreler için değerler belirler ve ihale sırasında genellikle WD (düşük dumanlı, halogensiz) gibi ek önekler belirtilir. Kablo ateş direnç derecelerinin ilgili test standartları aşağıdaki tabloda gösterilmiştir:

Madde 1 için Sınıflandırma Standartı: "Ateş Dirençli veya Ateş Dayanıklı Elektrik Telleri, Kablolar veya Optik Kablolar için Genel Kurallar" GB/T 19666 standartı, güç tasarım enstitülerine tanıdık ZA, ZB, ZC sınıflandırmalarını kullanır. Ancak, referans aldığı test yöntemi, "Yangın koşullarında tutuşmuş tel veya kablonun düşey yanma yayılımının testi – Bölüm 3: Tutuşmuş tel veya kablo test yöntemleri" GB 18380.3-2001, iptal edilmiştir. Bu test standardı, IEC 60332-3-25:2000, "Yangın koşullarında elektrik ve optik fiber kabloların testi – Bölüm 3-25: Düşey monte edilmiş tutuşmuş kabloların düşey yanma yayılımı testi – D sınıfı" üzerine dayanıyordu.

Madde 2 için Sınıflandırma Standartı: "Ateş Dirençli ve Ateş Dayanıklı Kablolar – Bölüm 1: Ateş Dirençli Kablolar" GA 306.1-2007 standartı, güncellenmiş test yöntemleri GB 18380.31~36-2008'e göre kabloları sınıflandırır, bu da GB 18380.3-2001'in yerini almıştır. Ana farkı, duman zehirliliği (GB 20285), ışık geçirgenliği ve korozon direnci gibi ek kriterlerin dahil olmasıdır, bu da A, B ve C sınıflarını beş ayrı dereceye daha da böler.

Madde 3 için Sınıflandırma Standartı: "Elektrik ve Optik Fiber Kabloların Yanma Davranışı Sınıflandırması" GB 31247 en son standarttır. İlgili test yöntemi, "Yangın koşullarında kablo veya optik fiber kabloların yanma yayılım, ısı salım ve duman üretim özellikleri" GB 31248'dir, bu da EN 50399:2011, "Yangın koşullarında kablolar için ortak test yöntemleri – Düşey yanma yayılım testi için tutuşmuş tel ve kablo gruplarının ısı salım ve duman üretim ölçüm prosedürleri – Alet, prosedür ve genel sonuçlar" referans alınmıştır. Temel farkı, yanma yayılım, toplam ısı salım, zirve ısı salım hızı ve toplam duman üretimini değerlendirir. Bu iki sınıflandırma sistemi arasındaki kriterler önemli ölçüde farklıdır. GB 31247 sistemi (B1 sınıfı) düşük halojenli ve düşük dumanlı özelliklere vurgu yapar, yani sınıflandırmalar doğrudan eşit değildir. Hatta ZA/ZB/ZC sistemindeki "B" sınıfı bile B1 sınıfının gerekliliklerini karşılamaz.

2. Yüksek Gerilimli Kablolar için B1 Sınıfının Mevcut Olmamasının Nedenleri

2.1 Düşük Dumanlı, Korozon Dirençli Malzemelerin Eksikliği

Düşük dumanlı performansı elde etmek genellikle asfalt boya kullanımı gerektirir. Ancak, asfalt boya korozon direnç gereksinimlerini karşılamaz ve Avrupa standartları tarafından da yasaktır. Bu nedenle, düşük dumanlı performans kriteri karşılanamaz. Yüksek gerilimli güç kabloları, asfalt korozon önleyici yapıyla metrik alüminyum kaplama kullanır, bu da yanma sırasında önemli miktarda duman üretir. Yurtdışında, genellikle asfalt boya veya sıcak eriyen yapıştırıcı kullanılır, ancak bu yapı hiçbir yerel üreticisi tarafından üretilmemiş ve hiçbir mühendislik projesinde kullanılmamıştır. Sonuç olarak, yüksek gerilimli güç kablo dış kaplaması malzeme alanında, B1 sınıfı için gerekli olan düşük dumanlı performansın sağlanması kısıtlanır.

2.2 Düşük Halojenli Kabloların yalıtım Direnç Azalması

Yüksek gerilimli ve orta gerilimli güç kabloları arasındaki önemli bir fark, dış kaplama malzemesi seçimidir. Yüksek akım kapasitesi, yüksek aşırı gerilim ve yüksek gerilimli kabloların tek çekirdekli tasarımı nedeniyle, dış kaplama operasyonel güvenliği için mükemmel yalıtım özelliklerine sahip olmalıdır. Bu nedenle, yüksek gerilimli kablo dış kaplaması "yalıtım sınıfı" olarak belirlenirken, orta gerilimli kablolar "kaplama sınıfı" malzemesi kullanır.

Ancak, düşük dumanlı, halogensiz kaplama kompozitleri, büyük miktarda inorganik yanma geciken içerdiği için, kaplamanın yalıtım direnci nispeten zayıftır. Mevcut kaplama malzemesi yalıtım performansı sıralaması şu şekildedir: PE ≥ Yanma geciken PE ≥ PVC ≥ Düşük dumanlı, halogensiz serisi. Bu nedenle, mevcut yüksek gerilimli kablo standartları, GB/T 11017 ve GB/T 18890, düşük dumanlı, halogensiz kaplama kompozitlerini standart sistemlerine dahil etmemiştir. Karşıtlıkla, kaplama yalıtım performansı gereksinimleri daha az sıkı olan orta gerilimli kablolar için, düşük dumanlı, halogensiz kaplama kompozitleri standart sistemine dahil edilmiştir.

Güç şebekesi şirketleri, dış kaplamanın doygun su emme koşullarındaki su emme oranı ve doygun su emme koşullarındaki yalıtım dirençliği gibi iki ana göstergenin kötü performansı nedeniyle birçok kablo endüstri konferansı düzenlemiştir.

Yüksek gerilimli güç kablo tünelindeki yangın önleme durumu ciddidir. Şu anda, yüksek gerilimli kablolar çoğunlukla ateşe karşı dirençli modeller olarak satın alınıyor. Adından da anlaşılacağı gibi, ateşe karşı dirençli malzemeler, yanma gecikenler gibi formülasyonlar eklenerek geleneksel kaplama malzemelerdir. Ortak kaplamaların ateşe karşı dirençli performansı Tablo 3'te gösterilmiştir.

PE kaplamayı örnek olarak ele alırsak, yanma geciken PE, yanma gecikenler eklenmiş standart PE kaplama malzemesidir. Yanma gecikenler organik ve inorganik olmak üzere ikiye ayrılır. Şimdiki piyasada, çoğu ürün genellikle inorganik yanma gecikenler kullanır, yaygın türler arasında magnezyum oksit ve alüminyum oksit bulunur. Bu malzemeler normal koşullarda nem alıp hidrasyon reaksiyonlarına girer. Bu nedenle, kaplama malzemeleri genellikle satın aldıktan hemen sonra üretimine başlanır; aksi takdirde, nem alımı kolaylaşır ve ekstrüzyon sırasında boşluk gibi kusurlara yol açabilir. Yanma geciken parçacıkları mikronize edildiğinde, yüzey değiştirilmesi ve malzeme uyumluluğu artırıldığında, yanma geciken kaplama kompozitleri iyi işlenebilirlik elde eder.

Su geçirmez kablolar genellikle tam, kapalı metrik kaplama ile donatılmış kablolardır. Plastik kaplama su geçirmez katman olarak kullanılırsa, plastikten aracılığıyla su kabloya sızabilir. Su sızıntısı oldukça yavaş bir süreçtir. Gerçek kablo işletimi sırasında, kaplama yüzey sıcaklığı 60°C kadar yükseğe ulaşabilir, bu da su sızıntısını hızlandırır. Bu nedenle, yeni komisyona alınan kablo kaplamalarının yalıtım direnci genellikle gereksinimleri karşılar. Ancak, bir süre işletimden sonra, birçok hatın kaplama yalıtım direnci keskin bir şekilde düşer ve bu sorun genellikle birkaç aydan yaklaşık bir yıla kadar keşfedilir. Kaplama yalıtım direnci belirli bir düzeye düştüğünde, düşme hızı genellikle stabilleşir ve yavaşlar.

2.4 Düşük Halojenli Kabloların Kötü Çatlak Dirençliği

Tablo 5'te, ST2 PVC'yi, ST7 PE'yi, ST8 ise halogensiz, düşük dumanlı malzemeyi ifade eder. Kaplama mekanik özelliklerinden bakıldığında, halogensiz, düşük dumanlı malzemelerin çekme gücü ve kopma uzaması anında çok daha düşüktür. Halogensiz, düşük dumanlı kablo kurulumu için sıkı gereksinimler vardır, özellikle kuzey bölgelerinde açık alanlarda, çünkü bu kaplamalar düşük sıcaklıklarda çatlama eğilimindedir ve hatta işletme sırasında çatlama geliştirebilir. Çin'de, orta ve düşük gerilimli kablolarda birçok benzer kalite olayı zaten meydana gelmiştir. Bazı inşaat projeleri, çalışmanın iç mekanlarda, sıcaklık daha yüksek olduğu için, kış aylarında halogensiz, düşük dumanlı kablolar kullanır.

Halogensiz, düşük dumanlı kablolar, binaların iç mekanlarında, istasyonlar, metro ve kamu binaları gibi yoğun nüfuslu alanlarda yaygın olarak kullanılır. Bir servis tüneli enerji bölmesi yoğun nüfuslu bir alana dahil değildir.

3 Sonuç

Yukarıdaki analiz ışığında, halogensiz, düşük dumanlı malzemeler mevcut yalıtım sınıfı yanma geciken kaplama malzemelerinden daha kötü performans gösterir ve daha fazla soruna yol açabilir. Bu nedenle, mevcut yüksek gerilimli kablo standartları, GB/T 11017 ve GB/T 18890, halogensiz, düşük dumanlı kaplama malzemelerini standart sistemlerine dahil etmemiştir.

"Elektrik ve Optik Fiber Kabloların Yanma Davranışı Sınıflandırması" GB 31247, yangın davranış kontrolünü güçlendirir. Metro ve yüksek hızlı demiryolu istasyonları gibi yoğun nüfuslu alanlarda, yaşam ve mülk güvenliği açısından birçok yanıcı madde olduğundan, bu uygun bir yaklaşımdır. Bu alanlarda kullanılan çoğu kablo, orta veya düşük gerilimlidir ve yüksek gerilimli kablolara kıyasla elektriksel performans gereksinimleri o kadar sıkı değildir.

Özellikle önemlidir ki, "Ateş Dirençli veya Ateş Dayanıklı Elektrik Telleri, Kablolar veya Optik Kablolar için Genel Kurallar" GB/T 19666'daki B sınıfı, "Elektrik ve Optik Fiber Kabloların Yanma Davranışı Sınıflandırması" GB 31247'deki B1 sınıfına eşit değildir. İki standartın tamamen farklı yangın performans kriterleri ve uygulama alanları vardır. Bunlar birbiriyle değiştirilemez. GB/T 19666 B sınıfına uyan yüksek gerilimli kabloların kullanılması önerilir, ancak GB 31247 B1 veya B2 sınıfına uyan yüksek gerilimli kabloların kullanılması önerilmez. Her ikisi de "B" olarak etiketlense de, farklı standart sistemlerine aittir ve bu nedenle tamamen farklı performans sonuçları verir. GB 31247 B1 veya B2 sınıfına uyan yüksek gerilimli kabloların kullanılması, inşaat ve işletme & bakım departmanlarına büyük baskı oluşturur.

Güç tünellerindeki sıkı yangın önleme gereksinimleri göz önüne alındığında, yanma direnç derecesi B sınıfına yükseltildikten sonra:

• Yanma direnç gereksinmi olmayan boru veya doğrudan gömme kurulumları için, yanma geciken katkı maddeleri olmayan (sabit yalıtım direnci sağlayan) PE dış kaplamalar seçilebilir.

• Tünellerde kurulan yüksek gerilimli kablolar için PVC dış kaplamalar önerilir (yanma sırasında zehirli gazların salınmasının dezavantajı; formülasyon su geçirgenliğini artırdığından ve B sınıfı yanma geciken PE kablolara kıyasla yalıtım direnci daha stabledir).

Ayrıca, kaplama malzemeleri ve yapıları üzerinde zamanında ortak araştırma başlatılması, yalıtım direnci ile yanma direnç arasındaki çelişkiyi temelden çözme amacıyla önerilir.