М.К. Каменский, канд. техн. наук, ОАО "ВНИИКП";
Ю.В. Образцов, канд. техн. наук, ОАО "ВНИИКП";
А.А. Фрик, инженер, ОАО "ВНИИКП".
31.08.2004
Рубрика: Кабельно-проводниковая продукция и аксессуары
Информация предоставлена: Журнал «Кабели и провода»
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 при классификации по ГОСТ 12.1.044. Не случайно электрические кабели и провода по основным составляющим пожарной опасности, таким как количество пожаров, размер ущерба от пожара и число погибших людей при пожаре, занимают первое место в ранге 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 наряду с основными эксплуатационными параметрами кабелей предъявляются более жесткие требования по совокупности показателей пожарной безопасности, приведенных в таблице 1. При этом в связи с развитием микропроцессорной техники, компьютеризацией технологических процессов и офисных помещений наиболее остро стоит проблема снижения коррозионной активности продуктов дымо- и газовыделения при горении электрических кабелей и проводов.
Таблица 1
Основные показатели пожарной безопасности электрических кабелей
Наименование показателя | Обозначение в марках кабелей | Нормативная база для оценки показателя |
1. Нераспространение горения | индекс "нг" | ГОСТ 12176, часть 3, категория "А" (ГОСТ Р МЭК 332-3-96) |
2. Дымогазовыделение при горении и тлении | индекс "LS" (low smoke) | МЭК 61034, части 1 и 2 |
3. Коррозионная активность продуктов дымо- и газовыделения | индекс "HF" (halogen free) | ГОСТ Р МЭК 60754, часть 2 |
4. Огнестойкость | индекс "FR" (fire resistance) | МЭК 60331-11 МЭК 60331-24 |
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 конструкциях 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 был выполнен комплекс работ по созданию поливинилхлоридных композиций с пониженной пожарной опасностью, на базе которых разработана и освоена новая серия кабелей, не распространяющих горение с низким дымо- и газовыделением. Основные типы кабелей нового поколения исполнения "нг-LS", освоенные в производстве, приведены в таблице 2.
Таблица 2
Новая серия нераспространяющих горение кабелей на основе ПВХ композиций пониженной пожарной опасности (исполнение "нг-LS")
Наименование кабелей | Обозначение марок кабеля | Нормативная документация | |
поставочная | базовая | ||
Кабели силовые | ВВГнг-LS, АВВГнг-LS ВБбШнг-LS, АВБбШнг-LS | ТУ 16.К71-310-2001 | ГОСТ 16442-80 |
Кабели контрольные | КВВГнг-LS, КВВГЭнг-LS | ТУ 16.К71-310-2001 | ГОСТ 1508-79 |
Кабели управления | КУГВВнг-LS КУГВЭВнг-LS КУГВВЭнг-LS | ТУ 16.К71-310-2001 | ТУ 505.856-75 |
Кабели малогабаритные | КМПВнг-LS, КМПВЭнг-LS КМПЭВнг-LS КМПЭВЭнг-LS | ТУ 16.К71-310-2001 | ТУ 16.705-169-80 |
Приведенные в таблице 2 марки кабелей включены в перечень кабельных изделий, разрешенных для применения на атомных электростанциях. В ближайшей перспективе также будет доработана номенклатура бронированных кабелей для применения в метро и других объектов, где по условиям эксплуатации требуются бронированные 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. Кабели исполнения "нг-LS" отличаются от кабелей с индексом "нг" тем, что кроме нераспространения горения они характреризуются пониженным выделением хлористого водорода и низкой дымообразующей способностью при горении и тлении.
Физико-механические и электрические характеристики изоляции и оболочек кабелей исполнения "нг-LS", выполненных из специальных поливинилхлоридных 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" приведены в таблице 3.
Таблица 3
Характеристики пожарной опасности ПВХ композиций для изоляции и оболочек кабелей исполнения "нг-LS"
Наименование | Значение показателей | |||||
кабели "нг" | кабели "нг-LS" | |||||
И 40-13А | О-40 | НГП 40-32 | ППИ 30-30 | ППО 30-35 | ППВ 28 | |
1. Кислородный индекс (КИ), % | 23 | 24 | 32 | 30 | 35 | 28 |
2. Дымообразование в камере по ГОСТ 12.1.044-89, м3/м·кг | 1070 | 970 | 560 | 280 | 200 | 150 |
3. Массовая доля HCl, выделяющегося при горении, % | 36,7 | 28,6 | 23,1 | 13,0 | 14,0 | 5,0 |
4. Токсичность, HCl50, г/м3 | 35,5 | 93,3 | 42,3 | 83,0 | 101,0 | 130,0 |
5. Удельная теплота сгорания, МДж/кг | 25,8 | 23,7 | 19,7 | 18,9 | 17,8 | 10,0 |
Из приведенных в таблице 3 данных видно, что по основным параметрам, характеризующим пожарную опасность полимерных материалов, ПВХ композиции для изоляции и оболочек кабелей "нг-LS" отличаются более высокими значениями КИ, 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 "нг". При этом, как это видно из данных, приведенных в таблице 4 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, такие как полиэтилен, композиции ПВХ для кабелей общепромышленного исполнения и кабелей "нг" по показателю токсичности относятся к классу высокоопасных (ВО) материалов.
Таблица 4
Состав токсичных веществ при горении полимерных композиций
Наименование композиций, марка | Продукты газовыделения, мг/г | Токсичность | ||||
СО | СО2 | HCl | альдегиды, фенол | группа токсичности | HCl50, г/м3 | |
ПЭ 153-10К | 246 | 1930 | – | 4,1 | ВО | 14,7 |
ПВХ: И40-13А НГП 30-32 |
155 150 |
945 685 |
358 238 |
2,3 4,4 |
ВО ВО |
35,5 37 |
ППИ 30-30 ППО 30-35 ППВ 28 |
65 40 40 |
880 640 600 |
140 130 50 |
2,1 2,8 2,7 |
УО УО МО |
83 101 130 |
Испытание кабелей по оценке дымообразования проведено в камере 27 м3 по МЭК 61034 в режиме пламенного горения и тления. Результаты испытаний трех типов кабелей, приведенные на рисунке, 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 (k200 = 1,5·10-3 мин-1). Минимальное значение срока службы кабелей типа КВВГнг-LS и ВВГнг-LS, рассчитанные по экспериментальным данным, превышает 30 лет при эксплуатации в режимах и условиях, предусмотренных в ТУ 16.К71-310-2001.
Серия новых кабелей исполнения "нг-LS" освоена в промышленном производстве на восьми кабельных заводах России. С учетом технических характеристик и эксплуатационных свойств кабели нового поколения найдут широкое применение в кабельных коммуникациях взамен кабелей исполнения "нг", производство которых планируется прекратить с 2003 года.
Изменение интенсивности светового потока
1 - кабели безгалогенные (HF); 2 - кабели исполнения "нг-LS"; 3 - кабели исполнения "нг"
Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter