Новое поколение электрических кабелей производства ЗАОр «НП «Подольсккабель»

Сегодня выпускаемые «Народным предприятием «Подольсккабель» кабели и провода можно разделить на два типа и пять групп:

Электрическая изоляция и защитные покровы кабелей в силу своего функционального назначения выполняются преимущественно из органических полимерных композиций, которые по степени стойкости к воздействию пламени могут быть отнесены к горючим материалам по классификации ГОСТ 12.1.044. Поэтому не случайно, что электрические кабели и провода по основным составляющим пожарной опасности, таким как количество пожаров, размер ущерба от пожара и число погибших людей, занимают первое место в рейтинге пожарной опасности среди электротехнических изделий.

Поэтому в последние годы при разработке или усовершенствовании кабелей, предназначенных для эксплуатации в кабельных сооружениях атомных электростанций, метрополитенов, на судах, в офисных помещениях, торгово — развлекательных и гостиничных комплексах, наряду с основными эксплутационными параметрами предъявляются более жесткие требования по совокупности показателей пожарной безопасности (см. табл. 1).

При этом в связи с массовым использованием микропроцессорной техники, компьютеризацией технологических процессов наиболее остро стоит проблема снижения коррозионной активности продуктов дымо- и газовыделения при горении кабелей и проводов:

Кабели исполнения «нг» — не распространяющие горение при прокладке пучком с нормированным объемом горючей массы кабелей по ГОСТ 12176-89, раздел 3 МЭК 332-3, были разработаны в 1984-1986 годах. Нераспространение горения в зависимости от конструктивного исполнения кабелей было обеспечено путем применения специальных защитных термических барьеров или экранов в конструкции кабелей, путем ограничения объема горючих материалов, использования полимерных и других материалов с низкой удельной теплотой сгорания и полимерных композиций с высокими значениями кислородного индекса. Преимущественным решением было применение поливинилхлоридных композиций пониженной горючести марок НГП 40-32 и НГП 30-32, горючесть которых характеризуется значением кислородного индекса равным 32. Вместе с тем, как было выявлено в процессе сертификационных испытаний, в последние годы из-за снижения контроля за качеством этих материалов, участились случаи отказов кабелей при испытании на соответствие требованиям ГОСТ 12176-89 для категории «А». Также было установлено, что кабели исполнения «нг» при горении выделяют большое количество дыма, содержащего коррозионноактивные и токсичные продукты.

В этой связи разработаны конструкции и освоено серийное производство новой серии кабелей, не распространяющих горение с низким дымо- и газовыделением. Основные типы кабелей нового поколения исполнения «нг-LS» (см. табл. 2).

Приведенные в таблице марки кабелей включены в перечень кабельных изделий, разрешенных для применения на атомных электростанциях, для применения в метро и других объектах, где по условиям эксплуатации требуются такие кабели. Отличительной особенностью кабелей исполнения «нг-LS» является то, что их изоляция, заполнение и оболочка выполнены из специальных полимерных композиций пониженной пожарной опасности, созданных на основе поливинилхлорида. Отличие кабелей исполнения «нг-LS» от кабелей с индексом «нг» состоит в том, что кроме нераспространения горенния они характеризуются пониженным выделением хлористого водорода и низкой дымообразующей способностью при горении и тлении.

Физико-механические и электрические характеристики изоляции и оболочек кабелей исполнения «нг-LS», выполнены из специальных поливинилхдоридных композиций производства компании «Проминвест», соответствуют нормированным значениям, установленным в стандарте МЭК 60502- 1 для композиций ПВХ типа PVC/A и ST1.

Характеристики пожарной опасности ПВХ композиций для изоляции и оболочек кабелей исполнения «нг-LS» и кабелей исполнения «нг» (см. табл. 3).

Из приведенных данных видно, что по основным параметрам, характеризующим пожарную опасность полимерных материалов, ПВХ композиции для изоляции и оболочек кабелей «нг-LS» отличаются более высокими значениями кислородного индекса, низкими значениями параметра дымообразования, выделения хлористого водорода и пониженной токсичностью продуктов горения по сравнению с ПВХ композициями для изоляции и оболочек кабелей общепромышленного исполнения и кабелей в исполнении «нг». При этом, как видно из приведенных данных по токсичности продуктов, выделяющихся при горении — ПВХ композиции пониженной пожарной опасности относятся к классу умеренно опасных и малоопасных веществ. В то время, как полимерные композиции на основе полиэтилена и ПВХ для кабелей общепромышленного исполнения и кабелей «нг» по классу токсичности относятся к классу высокоопасных материалов.

Испытание кабелей по оценке дымообразования проводились в камере объемом 27 м³ по МЭК 61034 в режиме пламенного горения и тления. Результаты испытаний трех типов кабелей свидетельствуют, что кабели исполнения «нг-LS» по показателю оптическая плотность дыма близки к безгалогенным кабелям.

Композиции ПВХ пластиката пониженной пожарной опасности, используемые для изоляции и оболочек кабелей, обладают высокой стойкостью к термическому старению. Они характеризуются высоким значением энергии активации (Е=94-96 кДж/ моль) и низким значением константы скорости десорбции пластификатора (К200=1,5х10^··3 мин). Минимальное значение срока службы кабелей типа КВВГнг-LS и ВВГнг-LS, расчитанное по экспериментальным данным превышает 30 лет при эксплуатации в режимах и условиях, предусмотренных в ТУ 16.К71-310-2001.

Для кабелей, предназначенных для эксплуатации в сооружениях с закрытым объемом, например кабельные коммуникации в метро, жилых и общественных зданиях — нормирован показатель токсичности продуктов горения по ГОСТ 12.1.044. При горении ПВХ композиций выделяется СО, СО₂, HCL, альдегиды, фенолы. Подтверждено испытаниями, что три композиции, применяемые в кабелях типа «нг-LS», относятся по показателю «токсичность продуктов горения» к группе малоопасных веществ, что позволило согласовать с надзорными органами применение этих кабелей в московском метрополитене.

Благодаря низкой дымообразующей способности новых ПВХ композиций изоляция и оболочка кабелей «нг-LS», удовлетворяет требованиям, предъявляемым стандартом МЭК 61034-2 по оптической плотности дыма при испытании в режимах горения и тления. Испытания проводились в камере объемом 27 м³ и сравнивались характеристики изменения светового потока с ранее широко используемыми кабелями типа «нг», а также с кабелями типа «нг-HF» с использованием композиций, не содержащих галогенов (HF-halogen free). Как видно из результатов испытаний — кабели типа «нг-LS» по показателю «оптическая плотность дыма» значительно превосходят кабели типа «нг», соответствуя современным требованиям, хотя и уступают кабелям типа «нг-HF». Широко применяемые до сих пор кабели типа «нг» относятся к, так называемым, «высокодымным» кабелям и стандарту МЭК 61034-2 не соответствуют. Кабели типа «нг-LS», включающие в себя силовые кабели на напряжение до 6кВ, контрольные кабели, кабели управления и кабели малогабаритные — все шире используются потребителями, номенклатура таких кабельных изделий непрерывно расширяется.

Использование не распространяющих горение кабелей типа «нг-LS» позволяет значительно снизить риск пожара в кабельных сооружениях, о чем свидетельствуют результаты огневых испытаний кабельных потоков, проложенных в кабельном туннеле.

Проведенные натурные испытания показали, что область, в которой пожарная нагрузка является критичной и при которой происходит распространение горения, для кабелей «нг-LS» весьма незначительна. Это свидетельствует о том, что при прокладке таких кабелей в большинстве случаев применение дополнительных мер по огнезащите не требуется.

Для ряда отраслей техники требуются кабели и провода, не выделяющие при пожаре хлористый водород. В первую очередь это относится к атомным электростанциям, где пожар на одном блоке может привести к выходу из строя всей аппаратуры управления на соседних блоках, в результате воздействия выделяющихся коррозионноактивных газов.

Отличительной особенностью безгалогенных кабелей является то, что полимерные материалы для изоляции, оболочки и других элементов конструкции при горении выделяют галогеносодержащие газы в пересчете на HCL в количестве не более 5 мг/г. При этом для них установлены показатели коррозионной активности продуктов дымо-газовыделения в соответствии с требованиями стандарта МЭК 60754, часть 2.

Фактически измеренные значения проводимости водного раствора адсорбированными газообразными продуктами горения для материалов изоляции и оболочки кабелей российского производства составляют 4,5-8,5 uS/мм, а pH — 5,0-6,2.

Основные типы не содержащих галогенов кабелей, освоенные в производстве на российских кабельных заводах, соответствуют уровню мировых стандартов по нераспространению горения.

Из приведенных данных видно, что нераспространение горения у кабелей «нг-LS» соответствует самым высоким требованиям нормативов — стандарт МЭК 60332-3, категория А F/R, в то время как у основной группы безгалогенных кабелей малых сечений гарантированы нормы по стандарту МЭК 60332-3, категория А F, а для кабелей сечением больше 50 мм² только категория В.

Показатель коррозионной активности в соответствии с требованиями стандарта МЭК 60754-2 гарантирован только для кабелей, не содержащих галогенов. Хотя показатели дымовыделения у обоих типов кабелей соответствуют требованиям стандарта МЭК 61034-2, однако у кабелей типа «нг-LS» уровень гарантированных показателей выше.

В настоящее время силовые и контрольные кабели исполнения «нг-LS» примерно в полтора –два раза дороже кабелей общепромышленного исполнения, а кабели исполнения «нг-HF» в три — четыре раза, но закономерно ожидается, что по мере увеличения объемов потребления кабельной продукции этих типов разница в цене существенно сократиться.

С учетом достигнутого уровня показателей пожарной безопасности и эксплуатационных свойств кабелей нового поколения в России нормированы некоторые области их применения.

Как видно из схемы (см. выше) — кабели исполнения «нг-LS» уже имеют более широкие области применения, чем кабели исполнения «нг-HF» и кабели огнестойкого исполнения на основе безгалогенных материалов и термических барьеров из слюдосодержащих лент.

Дальнейшее развитие производства всех типов кабелей с улучшенными показателями пожарной безопасности сдерживается неразвитостью нормативной базы по применению кабелей. В свою очередь отсутствие федеральных норм, определяющих обязательность применения новых типов кабелей, препятствует созданию отечественных полимерных композиций и кабелей широкого использования на их основе. Также очевидно, что требуется разработка федеральных норм и правил по применению нового поколения кабелей в социально значимых областях.

Применение данных кабелей в этих областях в странах Евросоюза определено как национальными нормами, так и гармонизированными документами комитета по стандартизации в области электротехники и директивами Европарламента.

ЗАОр «НП «Подольсккабель»