Khả năng chịu nhiệt và chống cháy của cáp và dây điện, cách điện khó cháy

Không thể tưởng tượng được thế giới hiện đại mà không có thông tin liên lạc có dây và cáp, nhân tiện, âm lượng của chúng không ngừng tăng lên và tăng lên. Mật độ cao của cáp điện trong các điều kiện khác nhau, không phải lúc nào cũng lý tưởng để cách điện cáp, làm tăng nguy cơ hỏa hoạn. Chẳng hạn, hàng năm ở Mỹ do các vụ hỏa hoạn do chập cháy cáp, nền kinh tế bang bị thiệt hại khoảng 6 tỷ đô la. Vì vậy, câu hỏi về việc tạo ra các loại cáp và dây chống cháy đáng tin cậy không làm cháy lan ngày càng trở nên cấp thiết.

Vì vậy, độ an toàn cháy nổ của cáp được xác định bởi năm chỉ số sau:

Đốt cháy không lan truyền

Sự cháy không lan truyền được hiểu là khả năng tự dập tắt của cáp ngay sau khi ngọn lửa tắt. Chỉ số này có thể được định lượng dọc theo chiều dài của cáp bị hư hỏng do cháy sau khi kết thúc ngọn lửa.

Mật độ quang khói

Mật độ quang riêng lớn nhất của môi trường trong không gian khi đốt mẫu cáp thí nghiệm đặc trưng cho mức độ khói đặc trưng của loại cáp này trong quá trình đốt. Thông số này phản ánh tốc độ lan truyền của khói trong phòng bị cháy nếu cáp như vậy được bật. Điều này rất quan trọng để xác định các điều kiện để dập tắt đám cháy.

Hoạt động ăn mòn của các sản phẩm thoát khí

Tính ăn mòn của các sản phẩm thoát khí càng cao thì thiệt hại do hỏa hoạn càng lớn. Với tính ăn mòn cao của các sản phẩm thoát khí, các thiết bị điện trong phòng bị ngọn lửa bao phủ sẽ bị phá hủy. Về mặt định lượng, tham số này được xác định bằng cách giải phóng: hydro clorua, hydro bromua, sulfur dioxide, v.v. — từ số lượng của các sản phẩm đang hoạt động đó.

độc khí

Theo quy định, độc tính của khí thải dẫn đến tai nạn và thương vong trong các vụ hỏa hoạn. Những sản phẩm độc hại này chủ yếu là: amoniac, carbon monoxide, hydro xyanua, hydro sulfua, sulfur dioxide, v.v.

chống cháy

Cáp chống cháy giữ nguyên các đặc tính của chúng dưới tác động của ngọn lửa trần, chỉ số này được tính theo thời gian — từ 15 phút đến 3 giờ — trong thời gian đó cáp chống cháy có thể tiếp tục hoạt động.

Cáp cách điện và chống cháy

Độ an toàn cháy nổ của cáp chủ yếu được xác định bởi vật liệu cách điện và lớp phủ bảo vệ, cũng như thiết kế của cáp. Các vật liệu polymer được sử dụng để sản xuất vật liệu cách nhiệt được đặc trưng bởi các thông số an toàn cháy nổ như:

• tính dễ cháy;

• chỉ số oxy;

• Hệ số tạo khói;

• Hoạt động ăn mòn của các sản phẩm thoát khí;

• Độc tính của sản phẩm cháy.

dễ cháy

Theo GOST 12.1.044-89, tính dễ cháy của vật liệu được đặc trưng, ​​tức là khả năng cháy của chúng. Vật liệu khác nhau: không cháy, khó cháy và dễ cháy.

Vật liệu không cháy thường không thể cháy trong không khí. Các vật liệu không cháy có thể bốc cháy khi có không khí, nhưng một khi nguồn lửa bị loại bỏ, chúng không thể tự cháy được.

Vật liệu dễ cháy có khả năng tự cháy và có thể tiếp tục cháy sau khi nguồn lửa bị loại bỏ, điều quan trọng ở đây là các chỉ số định lượng về tính dễ cháy thường không chỉ ra đầy đủ độ an toàn cháy nổ của cáp.

chỉ số oxy

Để đánh giá chính xác hơn về tính dễ cháy của vật liệu trong quá trình thử nghiệm, "chỉ số oxy" được sử dụng, bằng với thể tích oxy tối thiểu trong hỗn hợp nitơ-oxy, tại đó có thể đốt cháy ổn định vật liệu đã cho. địa điểm. Chỉ số oxy nhỏ hơn 21 cho biết tính dễ cháy của vật liệu, tức là vật liệu đó có thể cháy trong không khí ngay cả sau khi đã loại bỏ nguồn đánh lửa.

Hệ số sản xuất khói

Như đã lưu ý ở trên, hệ số khói phản ánh mật độ quang học của khói trong quá trình đốt cháy vật liệu trong buồng thử nghiệm hoặc trong nhà. Thông số này được xác định bằng cách ghi lại bằng trắc quang sự suy giảm độ sáng do ánh sáng đi qua một không gian đầy khói. Ví dụ, Cục Tiêu chuẩn Quốc gia Hoa Kỳ xác định hai tỷ lệ khói: cháy âm ỉ và cháy. Mật độ quang khói tối đa được xác định cho các vật liệu khác nhau:

Hoạt động ăn mòn của các sản phẩm thoát khí

Theo nội dung của hydro clorua, hydro bromua, lưu huỳnh oxit và hydro florua, theo khuyến nghị của IEC, tính ăn mòn của các sản phẩm thoát khí được đánh giá. Đối với điều này, các phương pháp phân tích đã biết được sử dụng khi mẫu được nung nóng trong buồng đốt đến nhiệt độ 800 ° C trong 20 phút.

Độc tính của các sản phẩm đốt cháy

Thông qua lượng khí độc thải ra trong quá trình cháy như: cacbon monoxit, cacbon đioxit, hiđro clorua, hiđro florua, hiđro bromua, lưu huỳnh oxit, nitơ oxit và hiđro xyanua, người ta đánh giá mức độ độc hại của các sản phẩm cháy khi thử nghiệm vật liệu được nung nóng đến nhiệt độ 800 ° C. Thực tế nổi tiếng: chủ yếu trong ngành cáp, cách điện PVC, cao su và polyetylen được sử dụng để cách nhiệt.

Hợp chất PVC là vật liệu ít bắt lửa nhất do cấu tạo hóa học của nó, trong phân tử không có liên kết đôi và có nguyên tử clo.

Trong trường hợp hỏa hoạn, PVC bị phân hủy và giải phóng hydro clorua, ngăn đám cháy lan rộng. Nhưng khi tương tác với nước hoặc hơi nước, hiđro clorua biến thành axit clohydric có tính ăn mòn rất mạnh. Ngoài ra, hydro clorua nguy hiểm cho con người, vì vậy việc sử dụng PVC bị hạn chế trong sản xuất vật liệu cách nhiệt cho cáp chống cháy và chống cháy.

Tăng khả năng chống cháy và chịu nhiệt

Bằng cách thêm chất ức chế vào PVC, có thể tăng khả năng chống cháy của nó. Vì vậy, sự ra đời của chất làm dẻo phốt phát, chất chống cháy, chất độn làm giảm tính dễ cháy của các hợp chất PVC. Đồng thời, lượng khí thải ra trong trường hợp hỏa hoạn cũng giảm do các chất ức chế liên kết hydro clorua, kết tủa nó ở dạng phòng không bắt lửa.

Polyetylen dễ cháy hơn, và để làm cho lớp cách nhiệt bằng polyetylen không cháy, chất chống cháy được thêm vào nó, góp phần vào khả năng tự dập tắt của lớp cách nhiệt bằng polyetylen dựa trên thành phần đã sửa đổi. Giải pháp phổ biến nhất là hỗn hợp antimon trioxide và parafin clo hóa, nhờ đó đạt được lợi thế so với PVC - giảm khí thải, giảm độc tính và nguy hiểm cho con người.

Đối với cách điện cao su, cao su ít bắt lửa nhất. cao su polychloroprene, được sử dụng rộng rãi làm vật liệu vỏ bọc cáp. Cao su chống cháy tốt nhất là cao su silicon, polyetylen clo hóa hoặc clo hóa ("hypalon") và các polyme giống cao su khác.

Polyme dựa trên fluoropolyme như tetrafluoroetylen có khả năng chống cháy cao do chỉ số oxy rất cao và độ bay hơi thấp. Nhưng ở nhiệt độ vỏ bọc cáp trên 300°C, những vật liệu này trở nên độc hại, nguy hiểm cho con người và cũng ăn mòn thiết bị điện.

Cáp bọc nhôm và cách điện bằng giấy tẩm là loại cáp điện chống cháy đầu tiên.

Cáp điện áp cao của các nhãn hiệu TsAABnlG và AABnlG trong bó không cháy lan và chịu được 20 phút tiếp xúc với ngọn lửa trần trên vỏ bọc, nghĩa là khả năng chống cháy của các loại cáp này đã được xác nhận trong các thử nghiệm.

Vỏ bảo vệ của chúng có cấu trúc phức tạp: một cặp dải thép mạ kẽm và đệm sợi thủy tinh dưới cản. Ngoài ra, khả năng chống cháy được cung cấp bởi sự hiện diện của vỏ, áo giáp và màn hình kim loại, giúp cải thiện chất lượng và khả năng chống cháy của cáp, ngay cả với lớp cách điện bằng nhựa.

Khi yêu cầu khả năng chống cháy từ cáp, thì cáp bọc thép có lớp cách điện PVC của dây dẫn bằng đồng hoặc nhôm có hình tròn hoặc hình tròn được sử dụng. Trên các lõi được xoắn cùng với chất độn, một cuộn dây bằng polyetylen terephthalate hoặc dải polypropylen được bố trí với một khoảng trống được thêm vào.

Sau khi áp dụng các dải, lớp cách nhiệt đai polyetylen tự dập lửa được tạo ra bằng phương pháp ép đùn. Tiếp theo, một dải giấy cáp bán dẫn có khe hở được dán vào, sau đó là một cặp dải thép dày 0,3 đến 0,5 mm tạo thành một lớp giáp. Các đai trên che các khoảng trống của các đai bên dưới. Cơ thể được làm bằng hỗn hợp PVC ít bắt lửa với độ dày 2,2-2,4 mm.

Do đó, vỏ bọc kết hợp với băng đáp ứng đầy đủ các yêu cầu chống cháy đối với cáp AVBVng và VBVng khi được đặt trong bó, mặc dù có lớp bọc PVC trơn.

Một số giải pháp hữu ích cho cáp chịu lửa là dải mica thủy tinh trên lõi. Các rào cản chống cháy như vậy, cùng với hợp chất PVC, đảm bảo khả năng chống chịu lâu dài của vỏ cáp đối với tác động của ngọn lửa; chúng được sử dụng trong cáp cho điện áp lên đến 6 kV.

Các công thức không phát ra hydro halogenua khi đốt cháy, chẳng hạn như polyetylen liên kết ngang với chất chống cháy và chất độn khoáng, là tốt nhất để chống cháy cho cáp.

Ngoài ra, đôi khi sơn nhũ tương gốc nước và mực có thành phần không cháy được phủ lên vỏ cáp, bằng cách phun hoặc chải, để tăng cường bảo vệ cho cáp. Lớp được áp dụng với độ dày khoảng 1,5 mm, trong khi khả năng mang dòng điện của cáp chỉ giảm 5%.

Các loại cáp chịu nhiệt có lớp cách điện khoáng và có vỏ bọc bằng thép như KNMSpZS, KNMSpN, KNMSS, KNMS2S, v.v., được sử dụng rộng rãi. Ở đây, các dây được bọc trong vỏ hợp kim hoặc thép không gỉ. Lớp cách điện giữa lõi và vỏ được làm bằng magie oxit hoặc pericla.