ทนความร้อนและทนไฟของสายไฟและสายไฟ ฉนวนไม่ติดไฟ

เป็นไปไม่ได้ที่จะจินตนาการถึงโลกสมัยใหม่ที่ปราศจากการสื่อสารแบบมีสายและเคเบิลซึ่งมีปริมาณเพิ่มขึ้นและเติบโตอย่างต่อเนื่อง ความหนาแน่นสูงของสายไฟฟ้าในสภาวะต่างๆ ซึ่งไม่เหมาะสำหรับฉนวนสายเคเบิลเสมอไป เพิ่มความเสี่ยงต่อการเกิดไฟไหม้ ตัวอย่างเช่น ทุกปีในสหรัฐอเมริกาเนื่องจากไฟไหม้ที่เกิดจากสายเคเบิล เศรษฐกิจของรัฐประสบความสูญเสียประมาณ 6 พันล้านดอลลาร์ ดังนั้นคำถามของการสร้างสายเคเบิลและสายไฟที่ทนไฟที่เชื่อถือได้ซึ่งไม่แพร่กระจายการเผาไหม้จึงเป็นเรื่องเร่งด่วนมากขึ้นเรื่อย ๆ

ดังนั้นความปลอดภัยจากอัคคีภัยของสายเคเบิลจึงถูกกำหนดโดยตัวบ่งชี้ห้าประการต่อไปนี้:

การเผาไหม้ที่ไม่แพร่กระจาย

การไม่แพร่กระจายของการเผาไหม้เป็นที่เข้าใจกันว่าเป็นความสามารถของสายเคเบิลในการดับไฟเองทันทีหลังจากเปลวไฟหยุดลง ตัวบ่งชี้นี้สามารถวัดได้ตามความยาวของสายเคเบิลที่ได้รับความเสียหายจากไฟไหม้หลังจากเปลวไฟสิ้นสุดลง

ความหนาแน่นของแสงควัน

ความหนาแน่นเชิงแสงเฉพาะสูงสุดของตัวกลางในช่องว่างระหว่างการเผาไหม้ของตัวอย่างสายเคเบิลทดลองจะกำหนดลักษณะเฉพาะของระดับควันของสายเคเบิลประเภทนี้ในระหว่างการเผาไหม้ พารามิเตอร์นี้สะท้อนถึงการแพร่กระจายของควันในห้องที่เกิดไฟไหม้อย่างรวดเร็ว หากเปิดใช้สายเคเบิลดังกล่าว นี่เป็นสิ่งสำคัญในการกำหนดเงื่อนไขในการดับไฟ

กิจกรรมการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมา

ยิ่งการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยก๊าซออกมามากเท่าไร ความเสียหายจากไฟไหม้ก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยก๊าซมีฤทธิ์กัดกร่อนสูง อุปกรณ์ไฟฟ้าในห้องที่มีไฟปกคลุมจะถูกทำลาย ในเชิงปริมาณ พารามิเตอร์นี้ถูกกำหนดโดยการปล่อย: ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนโบรไมด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ฯลฯ — จากปริมาณของผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานอยู่

ความเป็นพิษของแก๊ส

ตามกฎแล้ว ความเป็นพิษของการปล่อยก๊าซจะนำไปสู่อุบัติเหตุและการบาดเจ็บล้มตายจากไฟไหม้ ผลิตภัณฑ์ที่เป็นพิษเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็น: แอมโมเนีย คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรเจนไซยาไนด์ ไฮโดรเจนซัลไฟด์ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ฯลฯ

ทนไฟ

สายไฟทนไฟจะคงคุณสมบัติไว้ภายใต้อิทธิพลของเปลวไฟ ตัวบ่งชี้นี้จะคำนวณเมื่อเวลาผ่านไป — จาก 15 นาทีถึง 3 ชั่วโมง — ในช่วงเวลาดังกล่าว สายไฟทนไฟจะทำงานต่อไปได้

ฉนวนสายเคเบิลและทนไฟ

ความปลอดภัยจากอัคคีภัยของสายเคเบิลนั้นพิจารณาจากวัสดุของฉนวนและการเคลือบป้องกันเป็นหลักรวมถึงการออกแบบสายเคเบิลด้วย วัสดุโพลีเมอร์ที่ใช้สำหรับการผลิตฉนวนนั้นมีลักษณะตามพารามิเตอร์ความปลอดภัยจากอัคคีภัยเช่น:

• ความไวไฟ;

• ดัชนีออกซิเจน

• ค่าสัมประสิทธิ์การผลิตควัน

• กิจกรรมการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมา

• ความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

ความสามารถในการติดไฟ

ตาม GOST 12.1.044-89 ลักษณะการติดไฟของวัสดุคือความสามารถในการเผาไหม้ วัสดุต่างกัน: ไม่ติดไฟ เผาไหม้ยาก และติดไฟได้

วัสดุที่ไม่ติดไฟมักไม่สามารถเผาไหม้ในอากาศได้ วัสดุที่ไม่ติดไฟสามารถจุดไฟได้เมื่อมีอากาศ แต่เมื่อนำแหล่งกำเนิดของเปลวไฟออกแล้ว จะไม่สามารถเผาไหม้ต่อไปได้เอง

วัสดุที่ไวไฟสามารถติดไฟได้เองและสามารถเผาไหม้ต่อไปได้หลังจากกำจัดแหล่งกำเนิดของเปลวไฟแล้ว สิ่งสำคัญคือ ตัวบ่งชี้เชิงปริมาณของการติดไฟมักไม่ได้ระบุถึงความปลอดภัยจากอัคคีภัยของสายเคเบิลทั้งหมด

ดัชนีออกซิเจน

สำหรับการประเมินความสามารถในการติดไฟของวัสดุได้อย่างแม่นยำมากขึ้นในระหว่างการทดสอบ จะใช้ "ดัชนีออกซิเจน" ซึ่งเท่ากับปริมาตรออกซิเจนขั้นต่ำในส่วนผสมของไนโตรเจนและออกซิเจน ซึ่งการเผาไหม้ที่เสถียรของวัสดุที่กำหนดสามารถทำได้ สถานที่. ค่าดัชนีออกซิเจนที่น้อยกว่า 21 บ่งชี้ถึงความสามารถในการติดไฟของวัสดุ กล่าวคือ วัสดุดังกล่าวสามารถเผาไหม้ในอากาศได้แม้ว่าจะถอดแหล่งกำเนิดประกายไฟออกแล้วก็ตาม

ค่าสัมประสิทธิ์การผลิตควัน

ตามที่ระบุไว้ข้างต้น ค่าสัมประสิทธิ์ของควันจะสะท้อนถึงความหนาแน่นเชิงแสงของควันในระหว่างการเผาไหม้ของวัสดุในห้องทดสอบหรือในอาคาร พารามิเตอร์นี้ถูกกำหนดโดยการบันทึกการลดทอนของการส่องสว่างด้วยแสงเนื่องจากการที่แสงผ่านเข้าไปในช่องว่างที่เต็มไปด้วยควัน ตัวอย่างเช่น สำนักงานมาตรฐานแห่งชาติของสหรัฐอเมริกากำหนดอัตราส่วนของควันไว้สองแบบ: การระอุและการลุกเป็นไฟ ความหนาแน่นของแสงควันสูงสุดถูกกำหนดสำหรับวัสดุต่างๆ:

กิจกรรมการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยออกมา

ตามเนื้อหาของไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนโบรไมด์ ซัลเฟอร์ออกไซด์ และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ตามคำแนะนำของ IEC การประเมินการกัดกร่อนของผลิตภัณฑ์ที่ปล่อยก๊าซออกจะได้รับการประเมิน สำหรับสิ่งนี้ จะใช้วิธีการวิเคราะห์ที่รู้จัก เมื่อตัวอย่างได้รับความร้อนในห้องเผาไหม้ที่อุณหภูมิ 800 ° C เป็นเวลา 20 นาที

ความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์การเผาไหม้

ผ่านปริมาณของก๊าซพิษที่ปล่อยออกมาระหว่างการเผาไหม้ เช่น คาร์บอนมอนอกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ ไฮโดรเจนคลอไรด์ ไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ไฮโดรเจนโบรไมด์ ซัลเฟอร์ออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ และไฮโดรเจนไซยาไนด์ ระดับความเป็นพิษของผลิตภัณฑ์จากการเผาไหม้จะได้รับการประเมินเมื่อทำการทดสอบ วัสดุที่ร้อนถึงอุณหภูมิ 800 ° C ข้อเท็จจริงที่เป็นที่รู้จักกันดี: ส่วนใหญ่ในอุตสาหกรรมเคเบิลฉนวน PVC ยางและโพลีเอทิลีนใช้เป็นฉนวน

สารประกอบพีวีซีเป็นวัสดุที่ติดไฟได้น้อยที่สุดเนื่องจากโครงสร้างทางเคมีซึ่งไม่มีพันธะคู่ในโมเลกุลและมีอะตอมของคลอรีน

ในกรณีเกิดไฟไหม้ PVC จะสลายตัวและปล่อยไฮโดรเจนคลอไรด์ ซึ่งป้องกันไฟไม่ให้ลุกลาม แต่เมื่อทำปฏิกิริยากับน้ำหรือไอน้ำ ไฮโดรเจนคลอไรด์จะเปลี่ยนเป็นกรดไฮโดรคลอริกซึ่งมีฤทธิ์กัดกร่อนมาก นอกจากนี้ไฮโดรเจนคลอไรด์ยังเป็นอันตรายต่อมนุษย์ ดังนั้นการใช้ PVC จึงถูกจำกัดในการผลิตฉนวนสำหรับสายไฟกันไฟและกันไฟ

เพิ่มการทนไฟและทนความร้อน

การเพิ่มสารยับยั้งลงใน PVC ทำให้สามารถเพิ่มความต้านทานไฟได้ ดังนั้น การแนะนำของฟอสเฟต plasticizers สารหน่วงการติดไฟ สารตัวเติม — ช่วยลดการติดไฟของสารประกอบ PVC ในขณะเดียวกัน การปล่อยก๊าซในกรณีเกิดไฟไหม้ก็ลดลงเช่นกัน เนื่องจากสารยับยั้งจับกับไฮโดรเจนคลอไรด์ ทำให้ตกตะกอนในรูปของห้องที่ไม่ติดไฟ

โพลิเอทิลีนติดไฟได้ดีกว่า และเพื่อให้ฉนวนโพลีเอทิลีนไม่ติดไฟ จึงเพิ่มสารหน่วงการติดไฟเข้าไป ซึ่งช่วยให้ฉนวนโพลีเอทิลีนดับเองตามองค์ประกอบที่ปรับเปลี่ยน วิธีการแก้ปัญหาที่พบมากที่สุดคือส่วนผสมของแอนติโมนีไตรออกไซด์และคลอรีนพาราฟิน ซึ่งเป็นข้อได้เปรียบเหนือพีวีซี - ลดการปล่อยก๊าซ ลดความเป็นพิษและอันตรายต่อผู้คน

สำหรับฉนวนยางนั้นยางนั้นติดไฟได้น้อยที่สุด ยางโพลีคลอโรพรีนซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นวัสดุปลอกสายเคเบิล ยางที่ทนไฟได้ดีที่สุดคือยางซิลิโคน โพลิเอทิลีนที่มีคลอโรซัลโฟเนตหรือคลอรีน ("ไฮปาลอน") และโพลิเมอร์ที่มีลักษณะคล้ายยางอื่นๆ

โพลิเมอร์ที่มีฟลูออโรโพลิเมอร์ เช่น เตตระฟลูออโรเอทิลีนสามารถทนไฟได้สูงเนื่องจากมีดัชนีออกซิเจนสูงมากและการระเหยต่ำ แต่ที่อุณหภูมิปลอกเคเบิลสูงกว่า 300°C วัสดุดังกล่าวจะเป็นพิษ เป็นอันตรายต่อมนุษย์ และยังกัดกร่อนอุปกรณ์ไฟฟ้าอีกด้วย

สายเคเบิลหุ้มฉนวนกระดาษและอะลูมิเนียมหุ้มฉนวนเป็นสายไฟทนไฟชนิดแรก

สายไฟแรงสูงของแบรนด์ TsAABnlG และ AABnlG ที่บรรจุเป็นชุดไม่กระจายการเผาไหม้และทนต่อการสัมผัสกับเปลวไฟบนเปลือกได้นาน 20 นาที นั่นคือการทนไฟของสายเคเบิลเหล่านี้ได้รับการยืนยันในการทดสอบแล้ว

ฝาครอบป้องกันมีโครงสร้างที่ซับซ้อน: แถบเหล็กชุบสังกะสีคู่หนึ่งและเบาะไฟเบอร์กลาสใต้กันชน นอกจากนี้ การทนไฟยังมีให้โดยเปลือกหุ้มเกราะและตะแกรงโลหะซึ่งช่วยปรับปรุงคุณภาพและความต้านทานไฟของสายเคเบิลแม้ว่าจะมีฉนวนพลาสติกก็ตาม

เมื่อต้องการสารหน่วงการติดไฟจากสายเคเบิล ให้ใช้สายเคเบิลหุ้มเกราะที่มีฉนวน PVC ของตัวนำทองแดงหรืออะลูมิเนียมแบบเซกเตอร์หรือทรงกลม บนแกนที่บิดพร้อมกับการเติมจะมีการเพิ่มขดลวดของแถบโพลีเอทิลีนเทเรฟทาเลตหรือโพรพิลีนซึ่งจัดเรียงด้วยช่องว่าง

หลังจากใช้แถบแล้ว ฉนวนของสายพานโพลีเอทิลีนที่ดับไฟได้เองจะทำโดยการอัดขึ้นรูป จากนั้นใช้แถบกระดาษเคเบิลเซมิคอนดักเตอร์ที่มีช่องว่างจากนั้นใช้แถบเหล็กหนา 0.3 ถึง 0.5 มม. คู่หนึ่งสร้างเกราะ สายพานด้านบนปิดช่องว่างของสายพานด้านล่าง ตัวเครื่องทำจากส่วนผสม PVC ไวไฟต่ำ ความหนา 2.2-2.4 มม.

ผลที่ตามมาคือ ปลอกหุ้มรวมกับเทปเป็นไปตามข้อกำหนดการหน่วงไฟสำหรับสายเคเบิล AVBVng และ VBVng อย่างสมบูรณ์เมื่อวางเป็นมัด แม้จะหุ้มด้วย PVC ธรรมดาก็ตาม

วิธีแก้ปัญหาที่เป็นประโยชน์สำหรับสายเคเบิลทนไฟคือแถบแก้วไมกาเหนือแกนกลาง สิ่งกีดขวางที่ทนไฟดังกล่าวพร้อมกับสารประกอบ PVC ช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานในระยะยาวของเปลือกสายเคเบิลต่อการกระทำของเปลวไฟ ใช้ในสายเคเบิลสำหรับแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 6 kV

สูตรที่ไม่ปล่อยไฮโดรเจนเฮไลด์เมื่อถูกเผา เช่น โพลิเอทิลีนเชื่อมขวางที่มีสารหน่วงการติดไฟและสารเติมแร่ธาตุ เหมาะที่สุดสำหรับการป้องกันอัคคีภัยของสายเคเบิล

นอกจากนี้ บางครั้งสีอิมัลชันสูตรน้ำและหมึกที่มีส่วนประกอบที่ไม่ติดไฟจะถูกนำไปใช้กับปลอกสายเคเบิลโดยการฉีดพ่นหรือแปรง เพื่อเพิ่มการป้องกันให้กับสายเคเบิล ชั้นนี้ใช้กับความหนาประมาณ 1.5 มม. ในขณะที่ความสามารถในการรองรับของสายเคเบิลในปัจจุบันลดลงเพียง 5%

สายเคเบิลทนความร้อนพร้อมฉนวนแร่และปลอกเหล็ก เช่น KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S ฯลฯ ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลาย ที่นี่ สายไฟถูกหุ้มด้วยเปลือกโลหะผสมหรือเหล็กกล้าไร้สนิม ฉนวนระหว่างแกนและเปลือกทำจากแมกนีเซียมออกไซด์หรือเพอริคลาส