В настоящее время в связи с большим количеством вновь вводимых в эксплуатацию энергонасыщенных объектов и все возрастающей протяженностью прокладываемых в этих объектах кабельных трасс, особую остроту приобрела проблема пожарной безопасности кабельных коммуникаций. Многочисленные пожары в кабельных трассах объектов самого разного назначения, в том числе и особо ответственных, показали, что эту проблему невозможно решить только за счет применения традиционных систем автоматического пожаротушения и конструктивных противопожарных мер, таких как установка огнестойких перегородок, применение тонкослойных не распространяющих горение покрытий и др. Поэтому в странах Евросоюза, США, Японии и других промышленно развитых странах пожарная безопасность протяженных кабельных трасс в первую очередь решается, и притом достаточно успешно, за счет создания и самого широкого применения новых конструкций огнестойких пожаробезопасных кабелей, способных успешно функционировать не менее 90 минут в условиях распространения огня в кабельных коммуникациях.
К числу кабелей, способных успешно функционировать не менее 1,5 часа в условиях возникновения пожара в кабельных трассах, в первую очередь относятся безгалогенные огнеупорные кабели, отличительными свойствами кото¬рых являются: отсутствие распространения горения при групповой прокладке и отсутствие выделения коррозионных газов (кабели исполнения «HF» (halogen free)), а также (кроме отсутствия распространения горения при групповой прокладке) низкое дымогазовыделение и огнестойкость (кабели исполнения «FR» (fire resistance)).

Огнестойкость и низкое дымогазовыделение безгалогенных кабелей.
Для решения сложной проблемы защиты кабельных трасс от пожаров в течение последнего десятилетия в промышленно развитых странах широко используются кабели нового поколения - кабели серий HF, FR, LS с изоляцией и оболочкой из полимерных композиций, не содержащих галогенов, и поэтому имеющих пониженное дымогазовыделение .В этих кабелях в процессе эндотермической реакции, протекающей при воздействии на них пламени, происходит разложение гидратов с выделением воды, пары которой разбавляют горючие газы и тем самым изолируют поверхность кабеля от воздействия кислорода. Кроме того, образующиеся при этой реакции окислы материалов создают дополнительный изолирующий слой, в результате чего возникший на кабеле очаг возгорания не может распространяться далее и постепенно гаснет.

Рассмотрим подробнее такие отличительные свойства безгалогенных кабелей, как их огнестойкость и токсичность газов, выделяемых из них при горении.
Огнестойкость кабелей, характеризуемая их способностью сохранять работоспособность при воздействии открытого пламени в течение установленного нормативами времени, определяется такими параметрами, как время огнестойкости, температура открытого пламени, рабочее напряжение, условия прокладки кабеля и др.
Для кабелей исполнения «FR» нормируемая огнестойкость согласно требованиям международных стандартов не должна быть меньше 90 минут, что соответствует сохранению работоспособности кабеля в огне в течение всего этого времени при температуре от +950 до +1050°С. Столь высокая огнестойкость безгалогенных кабелей достигается за счет применения в них электроизоляционных FR-материалов, не теряющих своих диэлектрических свойств даже при таких высоких температурах. Одним из таких материалов является слюда, которую склеивают со стеклотканью при помощи кремнийорганического лака. В современных безгалогенных кабелях повышенного огнестойкого FR-исполнения используются также термические барьеры из слюдосодержащих лент, и, кроме того, в них не допускается применение алюминиевых жил, поскольку температура плавления алюминия 660°С.

Кроме огнестойкости, исключительно важной характеристикой современных конструкций кабелей является токсичность газов, выделяемых при их горении. К токсичным продуктам газовыделения относятся: цианистый водород (HCN), аммиак (NНз), диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), оксид углерода (СО), альдегиды, фенолы и некоторые другие соединения.
Из приведенных в этой таблице данных следует, что такие полимерные композиции, как полиэтилен, композиции ПВХ, которые широко применяются для кабелей общепромышленного исполнения и кабелей исполнения «нг», по токсичности продуктов, выделяющихся при горении, относятся к классу высокоопасных (ВО) материалов, в то время, как ПВХ композиции пониженной пожарной опасности относятся к классу умеренно (УО) и малоопасных (МО) веществ.
Для более полной количественной оценки дымогазовыделения (оптической плотности дыма при испытании кабелей и сохранении светопропускания, коррозионной активности газообразных продуктов горения, токсичности газов) в табл.1 приведено сравнение по дымогазовыделению характеристик кабелей исполнений «LS» (low smoke) и «HF» (halogen free).
 
Характеристики кабеля (табл.1)
  Исполнение LS  Исполнение HF
Сохранение светопропускания, %   68 - 75  80 - 90
Коррозионная активность
газообразных продуктов горения:
- выделение HCI,%
- кислотное число pH  


    не более 15
    менее 4,3



   не более 0,5
   более 4,3

Токсичность,
содержание HCI 50, г/м3
   малоопасные  умеренноопасные

Из данных табл.1 следует, что HF-кабели по сравнению с LS-кабелями имеют более высокое светопропускание, доходящее до 90%, характеризуются более низкой дымообразующей способностью и пониженной кислотностью газов, выделяющихся при горении и тлении материалов, и кроме того, имеют почти в 3 раза меньшую токсичность газов. При этом показатели коррозионной активности продуктов дымогазовыделения по стандарту МЭК 60754-1 обеспечиваются только для HF-кабелей, то есть для кабелей, не содержащих галогенов.
Из количественной оценки дымогазовыделения безгалогенных и галогеносодержащих кабелей напрашивается казалось бы однозначный вывод: во всех кабельных трассах следует применять исключительно безгалогенные кабели, по всем показателям превосходящие галогеносодержащие кабели. Однако такой вывод, сделанный без учета конкретных областей применения кабелей и существующих на них цен, был бы по меньшей мере спорным. Безусловно, что огнестойкие кабели исполнения «HF» в обязательном порядке должны применяться в системах безопасности АЭС, цепях систем пожарной сигнализации, цепях питания пожарных насосов, аварийного освещения и установок дымовыделения, а также в цепях питания других жизненно важных объектов. Однако для электроустановок, менее важных в стратегическом и жизненном отношениях, на этапе выбора той или иной марки кабеля следует также обращать внимание и на их стоимость, учитывая при этом, что в настоя¬щее время силовые и контрольные кабели исполнения «LS» стоят в 2, а кабели исполнения «HF» - почти в 4 раза дороже по сравнению с кабелями общепромышленного исполнения, причем по экспертным оценкам такое соотношение цен будет сохраняться и в дальнейшем вне зависимости от объемов производства кабелей, спроса на кабельную продукцию и ее совершенствования.

Совершенствование кабелей в направлении повышения их пожарной безопасности.
Несмотря на достигнутые в самом конце прошлого и в начале нынешнего века большие успехи в создании новых конструкций огнеупорных электроэнергетических кабелей, в настоящее время успешно осуществляются новые проекты, направленные на дальнейшее повышение пожарной безопасности кабельно-проводниковой продукции. Так, для снижения риска возникновения пожара в кабельных коммуникациях и его дальнейшего распространения разрабатываются новые типы кабелей, в состав конструкции которых вводятся дополнительные элементы в виде алюминиевых или стальных оболочек или же металлических экранов, разделительных слоев, огнестойких барьеров, огнезащитных покрытий, внутренней экструдированной оболочки и др. Например, очень высокая пожаробезопасность достигнута в кабелях с двухслойной наружной оболочкой, внутренний слой которой, изготовленный из полиэтилена высокой плотности, предназначается для обеспечения механической защиты кабеля, а внешний, обычно безгалогенный, не распространяющий горение, слой из HFFR-материала наносится с целью обеспечения повышенной пожаробезопасности кабеля.
Другое направление дальнейшего повышения пожарной безопасности кабельных конструкций связано с применением для изоляции, заполнителя и оболочки кабелей новых материалов пониженной горючести при одновременном снижении объема горючих материалов, из которых кабель изготовляется. В рамках этого направления разрабатываются новые термопластичные безгалогенные композиции на основе полиолефинов, применяются трудновоспламеняемые компаунды, используются также композиции ПВХ пластиката пониженной пожароопасности. Кроме того, вместо ПВХ применяются новые HFFR-материалы, то есть материалы, не содержащие галогенов и обладающие высокой огнестойкостью. Эффективным оказалось также введение в полимерные материалы технологических добавок - стабилизаторов, наполнителей, а также антипиренов, препятствующих горению полимерных материалов. Поскольку предохраняющее действие антипиренов, представляющих собой экологически чистые огнезащитные добавки, не нашло достаточного отражения в журнальных публикациях, остановимся несколько подробнее на механизме их действия.

Предохраняющее действие антипиренов определяется:
•   низкой температурой их плавления с образованием плотной пленки, преграждающей доступ кислорода к материалу;
•   их разложением при нагревании с выделением инертных газов или паров, затрудняющих воспламенение газообразных продуктов разложения предохраняемого материала кабеля;
•   поглощением большого количества теплоты, расходуемой на их плавление, испарение и диссоциацию, что предохраняет пропитанные материалы от нагревания до температуры их разложения;
•   повышенным углеобразованием пропитанных материалов при их термическом разложении за счет образующихся кислот.
Отметим, что в составе антипирена могут одновременно присутствовать элементы пламегасящего действия, а также элементы, влияющие на ход пиролиза полимеров. Наличие этих элементов в антипирене в состоянии остановить распространение огня, если возгорание кабелей все же произошло.

Безгалогенным огнеупорным кабелям принадлежит будущее.
Анализ современных мировых тенденций развития производства силовых кабелей, кабелей управления и контроля показывает, что это развитие под влиянием потребностей практики в качественной кабельно-проводниковой продукции происходит в основном по следующим направлениям - по дальнейшему повышению пожарной безопасности кабелей и по повышению их теплостойкости. Это вызвано тем, что пожары на объектах с высокой концентрацией электрических кабелей убедительно показали, что традиционные, ранее широко применявшиеся типы кабелей перестали удовлетворять современным требованиям пожарной безопасности, поскольку при воздействии открытого пламени на такие кабели, проложенные в пучках, происходит распространение горения, сопровождающееся высоким дымогазо-образованием, и сам кабель теряет способность передавать электрическую энергию. Поэтому в международные нормативные документы были введены более жесткие требования к кабельно-проводниковой продукции с повышенными параметрами пожарной безопасности.

Согласно международным нормам кабельно-проводниковая продукция с повышенными параметрами пожарной безопасности должна:
•   предотвращать распространения пламени от очага возгорания как в пределах аварийного помещения, так и в других помещениях (минимизация масштабов пожара), обеспечивать условия для тушения пожара и эвакуации людей (снижение выделения дыма и токсичных продуктов горения);
•   обеспечивать функционирование систем безопасности в случае пожара (сохранение целостности обслуживающих их электрических цепей в течение определенного времени при воздействии открытого пламени, то есть должна обеспечиваться огнестойкость кабелей);
•   исключать возможность повреждения приборов и оборудования газообразными продуктами горения (снижение выделения коррозионно-активных продуктов).\r\nБезгалогенные огнеупорные пожаробезопасные кабели, технические характеристики которых рассмотрены и подробно проанализированы в этой статье, в полной мере удовлетворяют международным требованиям пожарной безопасности, поскольку они:
•   не выделяют коррозионные и токсические газы - ввиду отсутствия в их конструкции галогенов;
•   выделяют при пожаре минимальное количество дыма - ввиду чего при пожаре не создаются условия, препятствующие эвакуации людей и тушению огня;
•   трудновоспламеняемы;
•   обладают свойством самозатухания, препятствующим распространению пламени;
•   не способны самовоспламениться;
•   обладают свойством пожаростойкости, не способствующей распространению пожара;
•   сохраняют работоспособность при повышенной токовой нагрузке;
•   сохраняют функции изоляции при воздействии огня минимум 3 часа при одиночной и не менее 1,5 часа при групповой прокладке;
•   сохраняют работоспособность при прокладке кабелей в пучках в кабеленесущих системах в условиях воздействия огня в течение 30 или даже 90 минут.

Благодаря приведенным выше неоспоримым достоинствам безгалогенных огнеупорных пожаробезопасных кабелей они широко применяются на АЭС, при строительств метрополитенов, на тепловых и гидравлических электростанциях, крупных промышленных объектах, шахтах с взрывоопасными условиями, компьютерных и телекоммуникационных центрах, высотных общественных и жилых зданиях и сооружениях и т.п.
Сфера применения таких кабелей с каждым годом будет только расширяться, в особенности при снижении их стоимости, которая в настоящее время остается еще достаточно высокой. Поэтому с полным правом можно утверждать, что безгалогенным огнеупорным кабелям принадлежит будущее.


По материалам  www.amtenergo.ru