26-11.От чего зависит воспламеняемость кабеля и проводника с изоляцией?
Вы находитесь на странице инструкции сайта Тестсмарт.
Прочитав инструкцию, Вы узнаете функции каждой кнопки.
Мы начнем сверху, продвигаясь вниз, слева направо.
Обращаем Ваше внимание, что в мобильной версии все кнопки располагаются, исключительно сверху вниз.
Итак, первый значок, находящийся в самом верхнем левом углу, логотип сайта. Нажимая на него, не зависимо от страницы, попадете на главную страницу.
«Главная» — отправит вас на первую страницу.
«Разделы сайта» — выпадет список разделов, нажав на один из них, попадете в раздел интересующий Вас.
На странице билетов добавляется кнопка «Билеты», нажимая — разворачивается список билетов, где выбираете интересующий вас билет.
«Полезные ссылки» — нажав, выйдет список наших сайтов, на которых Вы можете получить дополнительную информацию.
В правом углу, в той же оранжевой полосе, находятся белые кнопки с символическими значками.
- Первая кнопка выводит форму входа в систему для зарегистрированных пользователей.
- Вторая кнопка выводит форму обратной связи через нее, Вы можете написать об ошибке или просто связаться с администрацией сайта.
- Третья кнопка выводит инструкцию, которую Вы читаете. 🙂
- Последняя кнопка с изображением книги ( доступна только на билетах) выводит список литературы необходимой для подготовки.
Опускаемся ниже, в серой полосе расположились кнопки социальных сетей, если Вам понравился наш сайт нажимайте, чтобы другие могли так же подготовиться к экзаменам.
Следующая функция «Поиск по сайту» — для поиска нужной информации, билетов, вопросов. Используя ее, сайт выдаст вам все известные варианты. 
Последняя кнопка расположенная справа, это селектор нажав на который вы выбираете, сколько вопросов на странице вам нужно , либо по одному вопросу на странице, или все вопросы билета выходят на одну страницу.
На главной странице и страницах категорий, в середине, расположен список разделов. По нему вы можете перейти в интересующий вас раздел.
На остальных страницах в середине располагается сам билет. Выбираете правильный ответ и нажимаете кнопку ответ, после чего получаете результат тестирования.
Справой стороны (в мобильной версии ниже) на страницах билетов располагается навигация по билетам, для перемещения по страницам билетов.
На станицах категорий расположен блок тем, которые были добавлены последними на сайт.
Ниже добавлены ссылки на платные услуги сайта. Билеты с ответами, комментариями и результатами тестирования.
В самом низу, на черном фоне, расположены ссылки по сайту и полезные ссылки на ресурсы, они дублируют верхнее меню.
Надеемся, что Вам понравился наш сайт, тогда жмите на кнопки социальных сетей, что бы поделиться с другими и поможете нам.
Если же не понравился, напишите свои пожелания в форме обратной связи. Мы работаем над улучшением и качественным сервисом для Вас.
Пожарная опасность электропроводок. Причины и рекомендации по снижению пожарной опасности кабелей и проводов.
1. Основные причины пожарной опасности электропроводок
По данным статистики, электропроводки являются наиболее пожароопасным видом электроустановок, так как на них приходится примерно 41% всех пожаров, связанных с электрооборудованием и электроустройствами.
Термин «пожарная опасность» электропроводок характеризует три основных пожароопасных проявления электрического тока:
· способность самой электропроводки в определенных аварийных ситуациях (короткое замыкание, перегрузка и т.п.) стать источником пожара (воспламенение собственной изоляции с последующим возгоранием поддерживающих конструктивных элементов);
· способность изоляции проводов распространять горение при зажигании от посторонних источников;
· способность образовывать в момент короткого замыкания расплавленные частицы проводниковых металлов.
Наиболее распространенными причинами пожарной опасности электропроводок являются перегрузки и короткие замыкания.
Перегрузка — вид аварийного режима, возникающего вследствие подключения к электропроводке потребителей, номинальный ток которых превышает допустимый (по условиям нагрева) для данного сечения проводника. При значительной величине перегрузки продолжительность аварийного режима (до срабатывания защиты или перегорания жилы провода) может быть соизмерима с длительностью короткого замыкания.
Короткое замыкание — это не предусмотренное нормальными условиями работы замыкание токоведущих частей, подключенных к различным фазам или имеющих различные потенциалы (замыкание на землю, заземленные предметы и нулевые провода). Обычно в месте замыкания появляется некоторое переходное сопротивление, образованное неплотным контактом, значительной окисной пленкой, обугленной изоляцией и т.п. Такой вид замыкания называется неполным. В ряде случаев переходные сопротивления столь малы, что практически ими можно пренебречь. Такие замыкания называются металлическими. Опасность пожара при металлическом коротком замыкании и при загрубленной защите заключается в воспламенении изоляции в любом месте электропроводки из-за значительной величины тока короткого замыкания.
В противоположность металлическому, неполные короткие замыкания приводят к пожарам даже при правильно выбранной защите, так как сопротивление поврежденного участка, ограничивая ток, поддерживает его на уровне, недостаточном для срабатывания защиты. Неполные короткие замыкания часто возникают вследствие появления токов утечки.
Замыкание на землю может осуществляться непосредственно через землю или через заземленные предметы, например водопроводные трубы, систему отопления, металлические эстакады и т.п. Эти замыкания могут быть особо пожароопасными в том случае, когда образовавшийся контур заземления имеет большую протяженность и находится в зоне расположения легковоспламеняющихся материалов (склады, сельскохозяйственные помещения, нефтехранилища и т.п.). При этом пожарная опасность увеличивается, так как вследствие высокого сопротивления цепи замыкания ток ограничен и не вызывает срабатывания защиты.
Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушение изоляции токоведущих частей в процессе монтажа и эксплуатации, вызванных тепловым старением изоляционных материалов, перенапряжениями электросети, механическими повреждениями, воздействием агрессивной окружающей среды.
Тепловое старение изоляции наиболее часто возникает из-за перегрузки электросети токами, превышающими длительно допустимые для данного сечения проводника. Относительный срок службы изоляции определяется по эмпирическому («восьмиградусному») правилу, согласно которому повышение температуры проводника на 8°С снижает срок службы изоляции вдвое.
Старение изоляции характеризуется уменьшением ее эластичности и механической прочности. Следствием этого могут быть электрический пробой изоляции и повреждение электроустановки, а при наличии горючей изоляции и пожароопасной среды — пожар или взрыв.
Явления перегрузки возникают при неправильном расчете допустимого сечения токоведущих жил проводов или из-за дополнительного подключения непредусмотренных проектом потребителей, механических перегрузок на валу, неполнофазных режимов работы двигателей и понижений напряжений сети.
Механическое повреждение изоляции проводов чаще всего возникает из-за небрежного монтажа (протаскивание проводов сквозь стены, перегородки и т.п. без выполнения соответствующих правил) или вследствие неправильной эксплуатации (отсутствие механической защиты проводов в зоне действия передвижных установок и т.п.).
Воздействие влаги и агрессивных сред при определенных условиях существенно ухудшают состояние изоляции проводов. Под действием влаги на изоляции образуется проводящий слой, и появляются токи утечки. От возникающего при этом тепла слой жидкости испаряется, а на изоляции остаются следы соли. При прекращении испарения ток утечки исчезает. При возобновлении воздействия влаги процесс повторяется, причем из-за повышения концентрации соли проводимость увеличивается. Вследствие постоянно повторяющегося процесса ток утечки не прерывается после испарения, а появляются мельчайшие искры. Дальнейшее воздействие тока утечки приводит к обугливанию изоляции и возникновению дугового разряда (неполное короткое замыкание), способного воспламенить изоляцию.
Описанные процессы разрушения изоляции особенно усиливаются в агрессивной среде, т.е. при наличии в атмосфере паров кислот или аммиака (например, в помещениях для содержания скота).
2. Рекомендации по снижению пожарной опасности электропроводок
Пожарная безопасность электропроводок обеспечивается соблюдением следующих основных требований:
· правильным выбором вида электропроводки и способа ее прокладки;
· соответствием вида электропроводки и характеристик используемых проводов, кабелей и труб допустимым способам прокладки по поддерживающим основаниям и конструкциям;
· правильным выбором электрозащиты.
Общие пожарно-профилактические требования при проектировании и монтаже электропроводок заключаются в следующем.
1. Электропроводки должны удовлетворять всем требованиям окружающих условий (например, жаркое и пыльное помещение).
2. Удобная прокладка кабелей, которая способствует быстрой локализации очага пожара.
3. При открытой прокладке защищенных проводов (кабелей) с оболочкой из горючих и незащищенных проводов воздушный зазор между проводом (кабелем) и поверхностью близлежащих оснований, конструкций и деталей из горючих материалов должен составлять не менее 10 мм. Допускается отделять провод (кабель) от указанной поверхности слоем негорючего материала выступающим с каждой стороны повода (кабеля) не менее чем 10 мм.
При скрытой прокладке защищенных проводов (кабелей) с оболочками из горючих материалов и незащищенных проводов воздушный зазор между проводом (кабелем) и близлежащей поверхностью конструкции из горючих материалов должен составлять не менее 100 мм. Если нельзя обеспечить указанную величину зазора, провод (кабель) следует защищать со всех сторон сплошным слоем негорючего материала (например листового асбеста толщиной не менее 3 мм; штукатурного, алебастрового или цементного раствора толщиной не менее 10 мм).
4. Снижает пожарную опасность пропитка кабельных покровов после укладки кабелей на кронштейны цементным молоком, смешанным с 5% бихромата калия.
5. При открытой прокладке труб и коробов из трудносгораемых материалов по несгораемым и трудносгораемым основаниям и конструкциям воздушный зазор между трубой (коробом) и близлежащей поверхностью конструкции из горючих материалов должен составлять не менее 100 мм. Если нельзя обеспечить указанную величину воздушного зазора, трубу (короб) следует защищать со всех сторон сплошным слоем негорючего материала. Такую же обработку проводников следует выполнять при скрытой прокладке труб и коробов из трудносгораемых материалов.
6. При пересечениях электропроводки с элементами строительных конструкций из горючих материалов эти участки должны быть выполнены с соблюдением всех требований пунктов 2 и 3.
7. В местах с температурой, отличающейся от расчетной температуры окружающей среды (+25°С), провода и кабели должны иметь теплостойкую изоляцию, либо токовые нагрузки на них должны быть соответственно снижены.
8. Снижение пожарной опасности контактных соединений в местах присоединения проводов к приборам и аппаратам достигается правильным выбором размера винтовых зажимов в зависимости от сечения проводников.
9. В пыльных помещениях не рекомендуется применять способы прокладки, при которых на элементах электропроводки может скапливаться горючая и трудносгораемая пыль, а удаление ее затруднено.
10. Кабели и провода электропроводок в пожароопасных зонах любого класса должны иметь покров и оболочку из материалов, не распространяющих горение. Не допускается применение кабелей с горючей полиэтиленовой изоляцией.
11. Не допускается прокладка транзитных электропроводок и кабельных линий всех напряжений, которые не относятся к данному технологическому процессу, расположенных ближе 1 м по горизонтали и вертикали от пожароопасной зоны.
12. Запрещено применение в пожароопасных зонах любого класса электропроводок, выполненных неизолированным проводом.
13. Расстояние от кабелей и изолированных проводов, прокладываемых открыто, до места расположения (хранения) горючих веществ, должно быть не менее 1 м.
14. Электропроводки из изолированных незащищенных проводов с алюминиевыми жилами в пожароопасных зонах любого класса выполняются только в трубах или коробах.
15. Запрещено применение неизолированных проводников во взрывоопасных зонах любого класса.
16. Во взрывоопасных зонах классов В-I и В-Iа электропроводка выполняется проводом или кабелем только с медными жилами.
17. Во взрывоопасных зонах классов В-Iб, В-Iг, В-II, В-Iа допустимо применение проводов и кабелей с алюминиевыми жилами.
18. Во взрывоопасных зонах класса В-I для электрического освещения применяются двухпроводные групповые линии.
19. Фазный и нулевой рабочий проводники в двухпроводных линиях освещения во взрывоопасных зонах В-I должны быть защищены от токов короткого замыкания и для одновременного отключения иметь двухполюсные выключатели.
20. Во взрывоопасных зонах любых классов могут применяться провода с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией, кабели с резиновой, поливинилхлоридной и бумажной изоляцией в резиновой, поливинилхлоридной и металлической оболочках.
21. Запрещается применение кабелей с алюминиевой оболочкой во взрывоопасных зонах классов В-I и В-Iа.
22. Во взрывоопасных зонах всех классов запрещается применение проводов и кабелей с полиэтиленовой изоляцией или оболочкой из полиэтилена.
23. Кабели, прокладываемые открыто (на конструкциях, стенах, каналах, туннелях и т.п.) во взрывоопасных зонах любого класса, не должны иметь наружных покрытий из горючих материалов (джут, битум, хлопчатобумажная оплетка и т.п.).
24. Отверстия в полу и стенах (через которые проходит кабель) во взрывоопасных помещениях всех классов должны быть плотно заделаны несгораемым материалом.
25. Запрещена прокладка транзитных электропроводок и кабельных линий через взрывоопасные зоны любых классов, а также на расстояниях меньше 5 м по горизонтали и вертикали от этих зон. Допускается прокладка электропроводок и кабельных линий на расстояниях менее 5 м в трубах, в закрытых коробах, в полу.
26. В целях быстрой ликвидации пожароопасного аварийного режима, сети электропроводки должны иметь защиту от короткого замыкания и перегрузки с минимально возможным временем отключения.
Таблица 2.1. Виды электропроводок, способы прокладки и характеристика проводов и кабелей
Вид и характеристика проводов и кабелей
Условия окружающей среды (помещений, установок)
На изолирующих опорах
На роликах и клицах
Провода незащищенные одножильные или скрученные двухжильные
В сухих и влажных помещениях
На изоляторах (и на роликах для сырых мест)
Провода незащищенные одножильные
В помещениях всех видов и наружных установках. В наружных установках ролики для сырых мест (больших размеров) допускается применять только в местах, где исключена возможность непосредственного попадания на электропроводку дождя или снега (под навесами)
Непосредственно по поверхности стен, потолков, на струнах, полосах и других несущих конструкциях
Провода незащищенные и защищенные, однои многожильные. Кабели в неметаллической и металлической оболочке
В помещениях всех видов. В наружных установках только кабели
В помещениях всех видов и наружных установках
В коробах с открываемыми крышками
Специальные провода с несущим тросом. Провода незащищенные и защищенные, однои многожильные. Кабели в неметаллической и металлической оболочке
В помещениях всех видов. В наружных установках только специальные провода с несущим тросом для наружных установок или кабели
Открытая и скрытая
В металлических гибких рукавах
Провода незащищенные и защищенные, однои многожильные. Кабели в неметаллической и металлической оболочке
В помещениях всех видов и наружных установках.
Исключение. Запрещается в сырых, особо сырых помещениях и наружных установках применять изоляционные трубы с металлической оболочкой, стальные трубы и стальные глухие короба со стенками толщиной 2 мм и менее
В стальных трубах обыкновенных и тонкостенных, глухих стальных коробах
В неметаллических трубах из трудносгораемых материалов и неметаллических глухих коробах (винипластовых и т.п.)
В трубах изоляционных с металлической оболочкой
В трубах неметаллических из сгораемых материалов
В замкнутых каналах строительных конструкций
Замоноличенное в строительных конструкциях при изготовлении
В сухих, влажных помещениях
Таблица 2.2. Условия пожарной безопасности для электропроводок
Вид электропроводки и характеристика проводов, кабелей и труб
Способ прокладки по основаниям и конструкциям из материалов
На роликах или изоляторах или с подкладкой негорючих материалов
Защищенные провода и кабели в оболочке из материалов
Трубы и короба из материалов
С подкладкой негорючих материалов (примеч. 1)
Защищенные провода и кабели в оболочке из материалов
Трубы и короба из материалов
Замоноличивание в бороздах и т.п. — в сплошном слое негорючих материалов (примеч. 3)
С подкладкой негорючих материалов и последующим заштукатуриванием (примеч.1и 2)
1. Подкладка негорючих материалов может быть выполнена в виде слоя листового асбеста толщиной не менее 3 мм или слоя штукатурки или алебастра толщиной не менее 10 мм, выступающих с каждой стороны провода (кабеля) или трубы не менее чем на 10 мм.
2. Последующее заштукатуривание трубы выполняют сплошным слоем штукатурки, алебастра и т.п. толщиной не менее 10 мм над трубой.
3. Сплошным слоем негорючего материала вокруг трубы может быть слой штукатурного, алебастрового или цементного раствора, или бетона толщиной не менее 10 мм.
Таблица 2.3. Наименьшие сечения токопроводящих жил проводов и кабелей в электропроводках (по ПУЭ 2.1)
Сечение жил, мм2
Шнуры для присоединения бытовых электроприемников
Кабели для присоединения переносных и передвижных электроприемников в промышленных установках
Скрученные двухжильные провода с многопроволочными жилами для стационарной прокладки на роликах
Незащищенные изолированные провода для стационарной электропроводки внутри помещений
Нормы пожарной безопасности для кабелей
Нормы пожарной безопасности предусматривают строгую дифференциацию различных объектов и отдельных зон внутри этих объектов по степени опасности возгорания. Опасность, в свою очередь, зависит от характера работ внутри зоны, наличия пожароопасных материалов, последствий неконтролируемого горения. Так, пожар на АЭС или химкомбинате в разы опаснее пожара в офисном здании.
Пожарная безопасность здания во многом зависит от электропроводки. Разработаны ГОСТы и ПУЭ, которые строго указывают на необходимость применения в местах повышенной взрыво- и пожароопасности кабелей соответствующей огнестойкости. Но понятие огнестойкости тоже требует уточнения.
Что такое огнестойкость
Уже на первых страницах ГОСТа с требованиями пожарной безопасности к кабелям привидится определение огнестойкости. Это способность кабеля работать определенное время, находясь в зоне открытого огня, а также после тушения пламени. Этот параметр один из тех, что отвечает за общую живучесть любой электрической системы: сколько она проработает, если начнется пожар.
Огнестойкость обычно выражается в минутах. Следует отметить, что этот параметр не подразумевает неуязвимости перед огнем: огнестойкий кабель все равно рано или поздно выйдет из строя. Он просто проработает в зоне действия пламени в несколько раз дольше обычного кабеля.
Огнестойкость часто путают с негорючестью. Негорючие кабели в России маркируются «-нг», огнестойкие «-FR”, от англ. Fire resistanse — устойчивость к горению. Негорючесть означает, что кабель только лишь не распространяет горение при одиночной либо групповой прокладке. При этом он может плавиться, тлеть, у многожильного изделия может произойти короткое замыкание проводников из-за расплавившейся изоляции.
Все огнестойкие провода и кабели — негорючие, но не все негорючие — огнестойкие.
Для каждого вида огнестойких кабелей определены временные нормативы — продолжительность работы в условиях воздействия пламени. Они зависят от диаметра и количества жил, вида изоляции, температуры пламени и т. д.
пожарной
безопасности
Нормы, вводимые Госстандартом
Госстандарты, в частности ГОСТ под номером 31565-2012 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности», действующий сейчас, рассматривают понятие огнестойкости в рамках пожарной безопасности достаточно широко.
Помимо устойчивости к воздействию пламени ГОСТы регламентируют еще такие важные показатели, как:
- дымообразование;
- токсичность продуктов горения;
- коррозионная активность продуктов горения.
Первое — это общее количество дыма и газа, которое выделяется при горении или тлении кабеля. Определяется степенью снижения световой проницаемости в помещении.
Второй —количество ядовитых веществ, попадающих в воздух при плавлении или горении оболочки кабеля. Существуют классы кабельных изделий, выпускающие минимум вредных веществ в атмосферу, они маркируются «-LS». Это самые лучшие изделия с точки зрения пожарной безопасности.
Третий —способность газов, являющихся продуктами горения, вызывать коррозию (ускоренное окисление) металлических конструкций в помещении. Определяется количеством выделяемых в пространство при горении или тлении газов галогеновых кислот. Кабели, удовлетворяющие требованию пониженного содержания таких газов в продуктах распада, маркируются «-HF».
Основные показатели взаимодействия с огнем, определяемые лабораторно, это:
- предел распространения горения при одиночной прокладке;
- предел распространения горения при групповой прокладке;
- предел огнестойкости.
Первые два определяют максимальное расстояние от источника горения, за которым оболочка кабеля начинает повреждаться — обугливаться, плавиться, тлеть. Выражаются в миллиметрах. Третий показатель собственно и есть предельное время, которое может выдержать провод, прежде чем выйти из строя. Он варьируется для разных категорий и групп кабелей, максимум составляет 180 минут.
Лабораторные испытания
Испытания кабельной продукции на огнестойкость проводят в строгом соответствии с ГОСТами для различных видов кабелей — силовых, информационных (слаботочных), оптических. Основной регламент — это ГОСТ 60331-21-2011 «Проведений испытание (огнестойкости) и требования к ним».
Уже упоминавшийся ГОСТ 31565-2012 устанавливает классификацию пожаростойких изделий и вкратце описывает основные способы испытаний. В частности это определение физических размеров образцов в соответствии с определенными категориями, времени воздействия пламени, максимально допустимой длины обугленной части образца (2,5 м для всех категорий).
Применяют способы определения показателей дымообразования, коррозионной активности и токсичности. Последняя, в частности, определяется количеством выживших в зоне задымления подопытных животных.
Данные стандарты действуют на всей территории Таможенного Союза, куда входят Россия, Беларусь, Азербайджан, Молдова и все страны среднеазиатского региона за исключением Туркмении.
Основные аспекты пожарной безопасности электрических кабелей
Проблема пожарной безопасности электрических кабелей остро обозначилась в 70-х годах прошлого столетия, в связи с ростом числа пожаров на тепловых электростанциях, атомных станциях (АЭС) и других крупных энергетических объектах. В значительной мере рост числа пожаров в кабельных коммуникациях был обусловлен увеличением количества кабелей, используемых в целях питания, контроля и управления электрооборудования на современных производствах, а также использованием при грунтовых прокладках кабелей общепромышленного исполнения без дополнительных мер по их огнезащите. Разветвленные кабельные коммуникации являются не только носителями пожарной нагрузки, но и направляющими системами, по которым огонь может распространяться по зданиям и сооружениям, поэтому в современных условиях повышение параметров пожарной безопасности кабелей является одной из актуальных задач как в отечественной кабельной промышленности, так и в мировой практике.
Несмотря на значительные успехи в решении задач по повышению пожарной безопасности кабельной продукции в настоящее время также существует множество проблемных вопросов, на решение которых направлено действие «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности». Введение в действие Технического регламента должно обеспечить нормирование обязательных требований по целому ряду показателей пожарной безопасности кабелей и материалов кабельного производства, которые ранее были установлены только отдельными ведомственными нормами и правилами для кабелей специального назначения. Это будет способствовать созданию единой нормативной базы по пожарной безопасности для кабельных изделий, а также разработке и внедрению прогрессивных типов кабелей и установлению рациональных областей их применения.
До утверждения «Технического регламента о требованиях пожарной безопасности» в кабельной промышленности России была выработана общая идеология пожарной безопасности кабельной продукции, которая основана на международном опыте, требованиях гармонизированных документов комитета CENELEC и стандартов Международной электротехнической комиссии (МЭК). Концепция пожарной безопасности электрических кабелей нашла поддержку во ВНИИПО МЧС России, а также у потребителей в ведущих отраслях народного хозяйства (например, на объектах использования атомной энергии, метро, транспорте).
При формировании комплекса требований по пожарной безопасности кабелей ОАО «ВНИИКП» руководствовалось основными опасными факторами пожара, которые проявляются при горении электрических кабелей. Приведенные опасные факторы пожара теперь также установлены в Техническом регламенте (глава 2, статья 9).
Горение электрических кабелей сопровождается выделением значительного количества тепла, которое определяется удельной теплотой сгорания материалов изоляции, защитных оболочек кабелей и массой этих материалов, содержащихся в единице длины кабеля. Как показали опыты по сжиганию потоков кабелей в условиях кабельного туннеля температура в зоне горения кабелей с изоляцией из полиэтилена или с бумажной пропитанной изоляцией достигает 1 000 — 1 200°С. При этом наблюдается выделение значительного объема черного дыма и других газообразных продуктов, что приводит к снижению видимости и затрудняет действия персонала по тушению пожара и эвакуации людей.
Известно, что при горении полимерных композиций могут образовываться удушающие и токсичные вещества, такие как оксид углерода, оксид азота, сероводород, хлористый водород, формальдегиды и ряд других, которые при вдыхании могут вызвать повреждение дыхательных путей или привести к летальному исходу. Особенно опасным является оксид углерода, который образуется при горении практически всех материалов и в большинстве случаев является причиной несчастных случаев при пожарах.
При деструкции и горении полимерных композиций изоляции и оболочек кабеля выделяются газообразные вещества, например, хлор, бром, фтор, диоксид серы и другие, которые соединяясь с парами воды образуют кислоты или щелочи, способные вызывать коррозию металлоконструкций и коррозионное повреждение электронного оборудования. Хотя коррозионная активность продуктов горения непосредственно не влияет на развитие пожара, тем не менее, необходимо учитывать этот фактор при конструировании кабелей, так как коррозионное разрушение металлоконструкций и оборудования вызывает дополнительный ущерб от пожара, который значительно превышает в ряде случаев стоимость сгоревших кабелей.
С учетом перечисленных выше опасных факторов пожара при горении кабелей в настоящее время нормирован комплекс показателей пожарной безопасности электрических кабелей, которым руководствуются как производители, так и потребители кабелей (Табл. 1).
Приведенные в табл. 1 характеристики пожарной безопасности реализованы в конкретных типах кабелей с учетом их функционального назначения. Так для целей питания потребителей систем безопасности АЭС и систем пожарной безопасности кроме требований по соответствию основным показателям требуется чтобы кабели сохраняли работоспособность при воздействии пламеня. Как правило, реализация требований по пожарной безопасности связана с достижением определенного компромисса между уровнем требований по показателям пожарной безопасности и основными электрическими и физико-механическими характеристиками кабелей. Поэтому характеристики пожарной безопасности в конструкциях кабелей могут быть реализованы в отдельности или в совокупности. Степень реализации требований пожарной безопасности кабелей определяется областью применения кабелей. С учетом степени реализации требований по пожарной безопасности выпускаемые в настоящее время кабели могут быть классифицированы по следующим пяти группам, представленным на рис. 1.
Как видно из представленной классификации общим требованием для кабелей, предназначенных для прокладки в кабельных сооружениях, является нераспространение горения. Это одна из важнейших характеристик кабеля, свидетельствующая о способности кабеля самостоятельно прекращать горение после удаления источника зажигания. При этом установлены требования по нераспространению горения для одиночного образца кабеля и требования по нераспространению горения при групповой прокладке кабелей.
Было экспериментально установлено, что использование кабелей, удовлетворяющих требованию по нераспространению горения для одиночного образца, при их групповой прокладке может приводить к распространению пламени по кабелям.
Установлено, что распространение горения зависит не только от объема проложенных кабелей, но и от их взаимного расположения в пространстве. В качестве примера на рис. 2 показано, что кабели общепромышленного исполнения типа ВВГ и НРГ при их количестве, равном 5, в большинстве случаев распространяют горение при вертикальном расположении образцов. При этом устойчивое распространение горения наблюдается при расположении кабелей в пучке с зазором, как это показано на рис. 3.
В этой связи все современные типы кабелей, которые не распространяют горение при групповой прокладке (исполнение «нг») подвергают испытаниям в пучках с нормированным объемом сгораемых материалов (числом кабелей) при расположении их с зазором или без него в зависимости от типов кабелей и характерного способа их прокладки в кабельных сооружениях (рис. 4).
В соответствии с серией ГОСТ Р МЭК 60332-3 кабели по нераспространению горения в пучках в зависимости от нормируемого объема массы неметаллических элементов конструкции подразделяют на 5 категорий. Наиболее жесткие нормы установлены для кабелей по категории испытаний А и AF/R, для которых нормированный объем сгораемых материалов составляет 7 л на 1 метр пучка кабелей. Как правило, в России эти требования установлены для кабелей энергетического назначения (силовых, контрольных и управления). Для других типов кабелей могут быть установлены менее жесткие нормы, которые определены в категориях испытаний образцов с объемом массы сгораемых материалов 3,5 л/м (категория В) или 1,5 л/м (категория С).
Для оценки влияния конструктивного исполнения кабелей и свойств материалов на нераспространение горения была выполнена серия огневых испытаний кабелей в лабораторных условиях и условиях пожара в кабельном туннеле. На основе экспериментальных и теоретических исследований была предложена физико-математическая модель горения кабеля, которая позволила составить уравнение теплового баланса. Анализ уравнения теплового баланса процесса горения кабеля дал возможность выявить параметры изоляционных и защитных материалов, имеющие решающее значение для развития процесса горения кабеля. В частности установлено, что для развития горения принципиальное значение имеют удельная теплота сгорания и теплота газификации полимерных материалов. Серия экспериментальных исследований по оценке изменения параметров изоляции при воздействии пламени позволила выработать инженерные решения по обеспечению функционирования кабеля при пожаре и обеспечению требований по другим показателям пожарной безопасности. Основные технические решения по реализации требований пожарной безопасности при конструировании кабелей представлены на рис. 5.
В частности показано, что при конструировании кабелей не распространяющих горение необходимо ограничить массу сгораемых материалов, снизить общее тепловыделение от сгораемых материалов, что достигается применением трудногорючих материалов с низкой теплотой сгорания, высоким значением кислородного индекса, а также применением термических барьеров, которые препятствуют нагреву внутренних элементов конструкции кабеля (способствуют отражению теплового потока, лучистого тепла) и ограничивают доступ кислорода в зону горения.
В настоящее время для кабелей не распространяющих горение серии «нг-LS», «нг-HF» используют полимерные специальные композиции, характеристики горючести которых представлены в табл. 2. Нужно отметить, что в нормативной документации на материалы кабельного производства пока нет показателей, характеризующих в полном объеме их горючесть. Требования Технического регламента обязывают производителя указывать эти параметры. Принимая во внимание, что обеспечение современных требований по дымообразованию, коррозионной активности и токсичности продуктов дымо- и газовыделения кабелей решается главным образом путем применения специальных полимерных композиций, необходимо чтобы в документации производителей этих материалов были приведены следующие характеристики, указанные в табл. 3.
Для производства кабелей наиболее полно соответствующих современному комплексу показателей пожарной безопасности (кабелей серий нг-LS, нг-HF и нг-FR) созданы специальные ПВХ пластикаты пониженной пожарной опасности и полимерные композиции, не содержащие галогенов. Разработка и освоение промышленного производства осуществлены совместно с фирмой «Проминвест Пластик» (г. Харьков). На базе ПВХ композиций создана серия кабелей не распространяющих горение с низкими дымо- и газовыделением. Основные типы силовых кабелей исполнения нг-LS представлены на рис. 6, а основные преимущества этих кабелей по сравнению с кабелями исполнения «нг» приведены на рис. 7.
Отличительной особенность конструкций кабелей серии нг-LS является то, что они выполнены с экструдированным заполнением (внутренней оболочкой), обеспечивающим им круглую форму, что позволяет их использовать для подключения взрывозащищенного оборудования.
Кабели не распространяющие горение безгалогенного типа, были созданы с применением полимерных композиций не содержащих галогенов, производства фирмы «Condor Compounds» (Германия). Кабели были разработаны специально для нужд атомных электростанций, а в последние годы их применение активно продвигается в метро и на других объектах. На рис. 8 показаны основные типовые конструкции кабелей серии «нг-HF» для АЭС и метро. Основные преимущества кабелей безгалогенного типа приведены на рис. 9.
Старейшим типом огнестойких кабелей являются кабели с минеральной изоляцией в стальной или медной оболочке. Кабели обладают высоким уровнем пожаробезопасности, сохраняют работоспособность при воздействии режима стандартного пожара, относятся к категории кабелей безопасности.
Кабели с повышенными показателями пожарной безопасности получили широкое развитие в Российской Федерации в последние 5 лет. Динамика производства и применения кабелей не распространяющих горение и огнестойких представлена на рис. 10. При этом в последние годы наметилась общая тенденция по наращиванию объемов применения кабелей безгалогенного типа и огнестойких кабелей, благодаря формированию национальной нормативной базы по их использованию.
С учетом требований Технического регламента по пожарной безопасности кабельные изделия по показателям пожарной безопасности должны соответствовать условиям их применения. Это поставило задачу установления рациональных областей электрических кабелей с учетом класса их пожарной безопасности и конструктивного исполнения. Этому способствует разработка и утверждение ГОСТ Р 53315-2009 «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности», которым рекомендованы преимущественные области применения кабелей с учетом их типового исполнения. Преимущественные области кабелей общепромышленного исполнения, исполнений нг-LS, нг-HF и нг-FR, согласно ГОСТ Р 53315 и проекта ГОСТ Р «Кабели силовые с пластмассовой изоляцией на 0,6-3 кВ ОТУ», представлены в табл. 4.
Следует обратить внимание на тот факт, что кабели общепромышленного исполнения при групповой прокладке требуют обязательного использования дополнительных мер по огнезащите. А кабели исполнения «нг» разрешены для применения только для наружных электроустановок, их использование в закрытых кабельных сооружениях и помещениях не рекомендуется.
Для дальнейшего развития кабелей с повышенными показателями пожарной безопасности в ОАО «ВНИИКП» создана экспериментальная база по испытаниям кабелей на соответствие всего комплекса показателей пожарной безопасности, за исключением показателя токсичности продуктов горения. Испытания кабелей на токсичность ОАО «ВНИИКП» организует с привлечением испытательной базы предприятий, имеющих лицензию на этот вид деятельности.