Resistència a la calor i al foc de cables i fils, aïllament no combustible

És impossible imaginar el món modern sense comunicacions per cable i cable, el volum de les quals, per cert, creix i creix constantment. L'alta densitat de cables elèctrics en diverses condicions, no sempre ideals per a l'aïllament dels cables, augmenta el risc d'incendis. Per exemple, cada any als Estats Units a causa dels incendis provocats per cables, l'economia estatal pateix pèrdues d'uns 6.000 milions de dòlars. Per tant, la qüestió de crear cables i cables fiables i resistents al foc que no difonguin la combustió és cada cop més urgent.

Per tant, la seguretat contra incendis del cable està determinada pels cinc indicadors següents:

Combustió no propagadora

S'entén per no propagació de la combustió la capacitat del cable d'autoextingir-se immediatament després que la flama hagi cessat. Aquest indicador es pot quantificar al llarg de la longitud del cable danyat pel foc després del final de la flama.

Densitat òptica del fum

La densitat òptica específica màxima del medi a l'espai durant la crema d'una mostra de cable experimental caracteritza el nivell de fum característic d'aquest tipus de cables durant la seva combustió. Aquest paràmetre reflecteix la rapidesa amb què s'estén el fum a una habitació afectada per un incendi si aquest cable està encès. Això és important per determinar les condicions d'extinció d'un incendi.

Activitat corrosiva dels productes de desgasificació

Com més gran sigui la corrosivitat dels productes de desgasificació, major serà el dany del foc. Amb una alta corrosivitat dels productes d'alliberament de gas, els equips elèctrics d'una habitació coberta pel foc es destrueixen. Quantitativament, aquest paràmetre ve determinat per l'alliberament de: clorur d'hidrogen, bromur d'hidrogen, diòxid de sofre, etc. — a partir de la quantitat d'aquests productes actius.

Toxicitat de gasos

Per regla general, la toxicitat de les emissions de gasos provoca accidents i víctimes en incendis. Aquests productes tòxics són principalment: amoníac, monòxid de carboni, cianur d'hidrogen, sulfur d'hidrogen, diòxid de sofre, etc.

Resistència al foc

Els cables ignífugs conserven les seves característiques sota la influència d'una flama oberta, aquest indicador es calcula al llarg del temps —de 15 minuts a 3 hores— durant el qual el cable ignífug pot continuar funcionant.

Aïllament del cable i resistència al foc

La seguretat contra incendis del cable està determinada principalment pel material del seu aïllament i recobriment protector, així com pel disseny del cable. Els materials polimèrics utilitzats per a la producció d'aïllament es caracteritzen per paràmetres de seguretat contra incendis com:

• Inflamabilitat;

• índex d'oxigen;

• coeficient de producció de fum;

• Activitat de corrosió dels productes de desgasificació;

• Toxicitat dels productes de la combustió.

Inflamabilitat

Segons GOST 12.1.044-89, es caracteritza la inflamabilitat dels materials, és a dir, la seva capacitat de cremar. Els materials es diferencien: no combustibles, difícils de cremar i combustibles.

Els materials no combustibles generalment no poden cremar-se a l'aire. Els materials no combustibles es poden encendre en presència d'aire, però un cop eliminada la font de la flama, no poden continuar cremant-se sols.

Els materials inflamables són capaços d'autoencendre i poden continuar cremant després d'eliminar la font de la flama.L'important aquí és que els indicadors quantitatius d'inflamabilitat sovint no indiquen completament la seguretat contra incendis del cable.

Índex d'oxigen

Per a una avaluació més precisa de la inflamabilitat del material durant la prova, s'utilitza l'"índex d'oxigen", que és igual al volum mínim d'oxigen de la barreja nitrogen-oxigen, en el qual pot durar una combustió estable del material donat. lloc. Un índex d'oxigen inferior a 21 indica la inflamabilitat del material, és a dir, aquest material pot cremar-se a l'aire fins i tot després d'haver eliminat la font d'ignició.

Coeficient de producció de fum

Com s'ha indicat anteriorment, el coeficient de fum reflecteix la densitat òptica del fum durant la combustió del material a la cambra de prova o a l'interior. Aquest paràmetre es determina registrant fotomètricament l'atenuació de la il·luminació deguda al pas de la llum per un espai ple de fum. L'Oficina Nacional d'Estàndards dels Estats Units, per exemple, defineix dues proporcions de fum: fumant i flamejant. La densitat òptica màxima del fum es determina per a diferents materials:

Activitat corrosiva dels productes de desgasificació

Segons el contingut de clorur d'hidrogen, bromur d'hidrogen, òxid de sofre i fluorur d'hidrogen, segons les recomanacions de l'IEC, s'avalua la corrosivitat dels productes de desgasificació. Per a això, s'utilitzen mètodes analítics coneguts, quan la mostra s'escalfa en una cambra de combustió a una temperatura de 800 ° C durant 20 minuts.

Toxicitat dels productes de la combustió

A través de la quantitat de gasos tòxics alliberats durant la combustió, com ara: monòxid de carboni, diòxid de carboni, clorur d'hidrogen, fluorur d'hidrogen, bromur d'hidrogen, òxid de sofre, òxid de nitrogen i cianur d'hidrogen, s'avalua el grau de toxicitat dels productes de la combustió quan es prova el material escalfat a una temperatura de 800 ° C. Fet conegut: principalment a la indústria del cable, s'utilitzen aïllaments de PVC, cautxú i polietilè per a l'aïllament.

El compost de PVC és el material menys inflamable per la seva estructura química, en la qual no hi ha dobles enllaços a les molècules i hi ha àtoms de clor.

En cas d'incendi, el PVC es descompon i allibera clorur d'hidrogen, que impedeix la propagació del foc. Però quan interacciona amb l'aigua o el vapor, el clorur d'hidrogen es converteix en àcid clorhídric, que és molt corrosiu. A més, el clorur d'hidrogen és perillós per als humans, de manera que l'ús de PVC està limitat en la producció d'aïllament per a cables ignífugs i ignífugs.

Augment de la resistència al foc i a la calor

Afegint inhibidors al PVC és possible augmentar la seva resistència al foc. Per tant, la introducció de plastificants de fosfat, retardants de flama, farcits, redueix la inflamabilitat dels compostos de PVC. Al mateix temps, també es redueixen les emissions de gasos en cas d'incendi, ja que els inhibidors s'uneixen al clorur d'hidrogen, precipitant-lo en forma d'habitació no inflamable.

El polietilè és més inflamable i, per tal de fer que l'aïllament de polietilè sigui incombustible, s'hi afegeixen retardants de flama, que contribueixen a l'autoextinció de l'aïllament de polietilè a partir de la composició modificada. La solució més comuna és una barreja de triòxid d'antimoni i parafina clorada, gràcies a la qual s'aconsegueix un avantatge respecte al PVC: emissió de gasos reduïda, toxicitat reduïda i perill per a les persones.

Pel que fa a l'aïllament de cautxú, el cautxú és el menys inflamable. cautxú de policloropré, que es va fer servir àmpliament com a material de la funda del cable. El cautxú més resistent al foc és el cautxú de silicona, el polietilè clorosulfonat o clorat ("hypalon") i altres polímers semblants al cautxú.

Els polímers basats en fluoropolímers com el tetrafluoroetilè són altament resistents a la flama a causa del seu alt índex d'oxigen i la seva baixa evaporació, però a temperatures de la coberta del cable superiors als 300 °C, aquests materials es tornen tòxics, perillosos per als humans i també corrosius per als equips elèctrics.

Els cables d'alimentació resistents al foc van ser els primers cables d'alimentació resistents al foc.

Els cables d'alta tensió de les marques TsAABnlG i AABnlG en paquets no difonen la combustió i resisteixen 20 minuts d'exposició a una flama oberta a la funda, és a dir, la resistència al foc d'aquests cables s'ha confirmat en proves.

La seva coberta protectora té una estructura complexa: un parell de tires d'acer galvanitzat i un coixí de fibra de vidre sota el para-xocs. A més, la resistència al foc ve proporcionada per la presència de petxines, blindatges i pantalles metàl·liques, que ajuden a millorar la qualitat i la resistència al foc dels cables, fins i tot amb aïllament plàstic.

Quan es requereix un cable ignífug, s'utilitza un cable blindat amb aïllament de PVC de conductors de coure o alumini de forma sectorial o rodona. Als nuclis retorçats juntament amb el farciment, s'afegeix una bobina de polietilè tereftalat o tires de polipropilè, que estan disposades amb un buit.

Després d'aplicar les tires, es fa un aïllament de cinturó de polietilè autoextingut per extrusió. A continuació, s'aplica una tira de paper de cable semiconductor amb un buit, després un parell de tires d'acer de 0,3 a 0,5 mm de gruix que formen una armadura. Els cinturons superiors cobreixen els buits dels cinturons subjacents. El cos està fet d'una barreja de PVC de baixa inflamabilitat amb un gruix de 2,2-2,4 mm.

Com a resultat, la funda combinada amb cintes compleix totalment els requisits ignífugs dels cables AVBVng i VBVng quan es col·loquen en paquets, malgrat la coberta de PVC llisa.

Algunes solucions útils per als cables refractaris són tires de mica de vidre sobre el nucli. Aquestes barreres resistents al foc, juntament amb un compost de PVC, asseguren la resistència a llarg termini de la funda del cable a l'acció de la flama; s'utilitzen en cables per a tensions de fins a 6 kV.

Les formulacions que no emeten halogenurs d'hidrogen quan es cremen, com el polietilè reticulat amb retardants de flama i farcits minerals, són les millors per a la protecció contra incendis dels cables.

A més, de vegades s'apliquen pintures i tintes en emulsió a base d'aigua amb components no combustibles a la funda del cable, per polvorització o raspall, per proporcionar una protecció addicional al cable. La capa s'aplica amb un gruix d'aproximadament 1,5 mm, mentre que la capacitat de càrrega actual del cable es redueix només un 5%.

Els cables resistents a la calor amb aïllament mineral i en beines d'acer, com ara KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S, etc., s'utilitzen àmpliament. Aquí, els cables estan tancats en beines d'aliatge o d'acer inoxidable. L'aïllament entre els nuclis i les closques està fet d'òxid de magnesi o periclasa.