Состояние и перспективы производства электрических кабелей

Электрические кабели, по оценке службы пожарной безопасности, занимают первое место в ранге пожарной опасности среди электротехнических изделий по основным составляющим пожарной опасности (таб. 1).

Поэтому требования по показателям пожарной безопасности к кабельной продукции становятся все более жесткими.

Раньше основным требованием пожарной безопасности было нераспространение горения кабеля одиночным образом. В настоящее время предъявляется более широкий комплекс требований.

В число этих требований входят:

  • нераспространение горения кабелей, проложенных пучком; 
  • нормирование дымообразования и выделения хлористого водорода при горении и тлении кабеля;
  • коррозионная активность и токсичность продуктов горения. 
Основным требованием к кабелям, которые должны оставаться работоспособными при пожаре, является огнестойкость. Практически все требования к огнестойким кабелям в нормативной базе РФ основаны на нормах стандартов МЭК.

Использование на предприятиях кабелей, которые соответствовали только требованиям по нераспространению горения для одиночного кабеля, приводило к пожарам. Поэтому были разработаны кабели, которые не распространяют горение при групповаой кладке. Впервые такие кабели были применены на атомных электростанциях. Впоследствие они стали использоваться в других областях. Наименования марок такого типа кабелей стали содержать в себе индекс "НГ".

Таблица 1. Ранг пожарной опасности электротехнических изделий

Изделие Ранг (место) по числу пожаров Ранг (место) по размеру ущерба Ранг (место) по числу погибших Сумма рангов (мест) Коэффициент значимости пожарной опасности Ранг пожарной опасности изделия
Автовыключатель 12 12 13 37 0,11 11
Трансформатор 9 8 8 25 0,16 8
Холодильник 7 6 9 22 0,18 7
Вводный щит 4 3 5 12 0,33 4
Выключатель 5 5 6 16 0,25 5
Кабель, провод 1 1 2 4 1,02 1
Кондиционер 15 16 16 47 0,085 14
Магнитофон, приемник 10 11 10 31 0,13 9
Электроплитка 6 9 3 18 0,22 6
Телевизор 3 4 4 11 0,36 3
Электрокамин 2 2 1 5 0,8 2
Электродвигатель 11 13 12 36 0,11 10
Электросветильник 8 10 7 25 0,16 8
Электроутюг 14 14 14 42 0,095 12
Электробытовая машина 13 7 11 31 0,13 9
ЭВМ 16 15 15 46 0,087 13

Способы снижения горючести кабеля, которые используются при конструировании, показаны на рис. 1. Основным приемом при изготовлении таких типов кабеля является использовние материалов пониженной горючести. Сегодня все чаще практикуется включение дополнительных элементов конструкции.

 Рис. 1. Основные пути снижения горючести кабельного изделия

Критерием соответствия кабеля требованиям МЭК 332-3 является значение эквивалентного кислородного индекса КИэкв. Значение данного показателя должно быть не менее 29 (рис. 2). Достижение этого возможно при использовании в качестве оболочки ПВХ композиции с кислородным индексом 32 и более.
Рис. 2. Результаты испытаний кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена и оболочкой из поливинилхлоридного пластиката с различными значениями КИэкв на нераспространение горения.
 
Значение эквивалентного кислородного индекса:
 
где:
vi - объем i-го материала в кабеле, л/м;
n - число полимерных материалов в конструкции кабеля;
КИi - кислородный индекс i-го материала.


В конце 90-х годов встала проблема снижения коррозионной активности продуктов дымо-газовыделения при горении кабелей. Выделение большого количества дыма стало препятствием для использования средств пожаротушения. Была поставлена задача максимально улучшить ПВХ-композиции.

Были разработаны три типа композиций пониженной пожарной опасности. По основным показателям эти материалы соответствуют стандартным пластикатам, но при этом имеют лучшие показатели морозостойкости.
В обозначениях кабельной продукции с применением новых композиций пониженной пожарной опасности используется индекс "НГ-LS" (LS-low smoke)

Установлено также, что эти композиции относятся по показателю "токсичность продуктов горения" к группе малоопасных веществ.

Кабели "НГ-LS" удовлетворяют требованиям к оптической плотности дыма. На рис. 4 показано изменение интенсивности светового потока при испытаниях кабелей типа "НГ-LS" в камере объемом 27 м3.
Видно, что кабели типа "НГ-LS" по показателю "оптическая плотность дыма" значительно превосходят кабели типа "НГ", 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.

Использование кабелей "НГ-LS" позволяет значительно снизить риск пожара в кабельных сооружениях (рис. 3).
Из приведенных графиков видно, что область 2, в которой пожарная нагрузка является критичной и при которой происходит распространение горения, для кабелей исполнения "НГ-LS" весьма незначительна. Это свительствует о том, что при прокладке таких кабелей в большинстве случаев применение дополнительных мер по огнезащите не требуется.

 

Рис. 3. Зависимость распространения горения от пожарной нагрузки в кабельном сооружении


Рис. 4. Изменение интенсивности светового потока при испытании кабелей различных типов на оптическую плотность дыма при горении 
 
 
Таблица 2. Показатели коррозионной активности продуктов горения безгалогенных материалов 
 
Наименование показателя Нормированные значения Метод испытания
Выделение галогеносодержащих газов в пересчете на HCl % ? 0,5 МЭК 60754, часть 1
Проводимость водного раствора с адсорбированными газами, мS/мм ? 10 МЭК 60754, часть 2
Кислотное число рН ? 4,3 МЭК 60754, часть 2
 
Таблица 3. Основные типы не распространяющих горение и огнестойких отечественных кабелей, не содержащих галогенов
 
Наименование кабеля Обозначение марок кабеля Нормированные характеристики нераспространения горения и огнестойкости
Кабели силовые на напряжение до 0,6/1 кВ (ТУ 16.К71-304-2001) ППГнг-НF ПБПнг-НF ПвПГнг-НF ПвБПнг-НF МЭК 60332-3-22, категория А F
МЭК 60332-3-22, категория А F для кабелей сечением жил до 35 мм2
МЭК 60332-3-23, категория В - для кабелей с сечением жил больше 35 мм2
Кабели контрольные (ТУ 16.К71-304-2001) КППГнг-НF КППГЭнг-НF МЭК 60332-3-22, категория А F
Кабели контрольные термо-радиоционностойкие (ТУ 16.К71-320-2002) КпоПЭнг-НF КПоЭПЭнг-НF КПоПЭнг-FRHF КПоЭПЭнг-FRHF МЭК 60332-3-22, категория А F
МЭК 60332-3-22, категория А F МЭК 60331-23, 90 мин.
Кабели измерительные терморадиоционностойкие (ТУ 16.К71-2001) КПЭТИнг-FRHF МЭК 60332-3-23, категория В МЭК 60331-23, 30 мин.
 
Таблица 4. Сравнение характеристик кабелей типов "НГ-LS" и "НГ-HF"
 
Наименование характеристик кабеля Значения характеристик
типы исполнения кабелей
"НГ-LS" "НГ-НF"
1. Нераспространяющие горения при прокладке пучком по МЭК 60332-3, МЭК 60332-3 категории А F/R
A F
категории A F
B
2. Оптическая плотность дыма при испытании по МЭК 61034-1. Сохранение светопропускания, % 68-75 80-90
3. Коррозионная активность газообразных продуктов горения:
- выделение HCl, %
- проводимость водного р-ра, мS/мм
- кислотное число рН
?15
-
3,2-3,5
?0,5
4,5-8,5
5,0-6,2
4. Токсичность по ГОСТ 12.1.044, HCl50 (130-169)/МО 51/УО

МО - малоопасные по токсичности
УО - умеренноопасные

Из приведенных данных видно, что нераспространение у кабелей "НГ-LS" достигается по самым высоким нормативам 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 больших сечений (50 мм2 и выше) - только категория В.

Показатели коррозионной активности по стандарту МЭК 60754-2 гарантированы только для кабелей, не содержащих галогенов.

Показатели дымовыделения хотя у обоих типов кабелей соответствуют стандарту МЭК 61034, ч. 2, однако у кабелей типа "НГ-НF" уровень гарантированных показателей выше.

В настоящее время силовые и контрольные кабели исполнения "НГ-LS" примерно в 2 раза дороже кабелей общепромышленного исполнения, а кабели исполнения "НГ-НF" - в 3,5 - 4 раза, хотя по мере увеличения объемов потребления кабельной продукции эта разница в цене по сравнению с кабелями общепромышленного применения будет сохраняться.

Таблица 5. Области применения кабелей нового поколения с улучшенными показателями пожарной безопасности

Кабели исполнения "НГ-LS" Кабели исполнения "HГ-HF" Огнестойкие кабели "HГ-FRHF"
нормированные в НТД на кабели и в ведомственных нормах
1. Системы АЭС нормальной эксплуатации и важных для безопасности, расположенные вне гермозоны.
2. Метрополитены.
3. Электропроводки в жилых и общественных зданиях.
1. Системы АЭС внутри гермозоны. 1. Системы безопасности АЭС.
требуется разработка федеральных норм и правил
1.Электроустановки общественных культурных и спортивных сооружений.
2. Электроустановки в детских садах, школах.
1. Цепи систем пожарной сигнализации.
2. Цепи питания пожарных насосов.
3. Цепи аварийного освещения.
4. Цепи питания установок дымоудаления.
5. Цепи внутренней радиосети.
6. Цепи питания пассажирских и пожарных лифтов.
7. Цепи питания вентиляторов запасных выходов.
8. Цепи питания электроустановок в больницах, операционных, отделениях.


С учетом достигнутого уровня показателей пожарной опасности и эксплуатационных свойств кабелей нового поколения в России нормированы некоторые области их применения. В таблице 5 показано, что кабели исполнения "НГ-LS" уже имеют более широкие области применения, чем кабели типа "НГ-НF" и кабели огнестойкого исполнения на основе безгалогенных материалов и термических барьеров из слюдосодержащих лент. При этом пока все нормы носят ведомственный характер.

Дальнейшее развитие производства всех типов кабелей с улучшенными показателями пожарной опасности сдерживается неразвитостью нормативной базы по применению кабелей. Отсутствие федеральных норм, определяющих применимость как не содержащих галогенов, так и огнестойкость препятствует созданию отечественных безгалогенных кабельных композиций и кабелей широкого использования на их основе.

Из табл. 5 очевидно также, что требуется разработка федеральных норм и правил по применению кабелей, не содержащих галогенов и огнестойких в областях, ограниченных пунктиром. Применение указанных кабелей в этих областях в европейских странах определено как национальными нормами, так и гармонизированными документами комитета по стандартизации в области электротехники и директивами Европарламента.

Таким образом, можно констатировать следующее:

освоено отечественное промышленное производство кабелей серии "HГ-LS" с улучшенными показателями пожарной безопасности на базе ПВХ-композиций с пониженным дымо- и газовыделением;

согласованы области применения кабелей для объектов атомной энергетики, метрополитенов, жилых и общественных зданий;

для систем атомных электростанций, расположенных в гермозоне, освоено производство кабелей на основе полимерных композиций, не содержащих галогенов;

на основе кабелей, не содержащих галогенов, созданы огнестойкие кабели, для систем безопасности АЭС; в качестве термического барьера в огнестойких кабелях используется слюдосодержащая лента;

дальнейшее развитие производства кабелей, не содержащих галогенов, и кабелей огнестойкого исполнения сдерживается отсутствием в России федеральных норм и правил по применению кабелей этих типов.


 

1999-2017 © Группа Компаний ТРИЗ Адрес: 603022, г. Н. Новгород, Окский съезд, д.4