Изисквания към кабели и проводници при екстремни натоварвания

При пожар в сградата кабелите и проводниците са подложени на екстремни натоварвания от пламъците и високата температура. Кабелите, използвани в инсталации, към които има изискване за съхранение на функционалността в случай на пожар, трябва да са в състояние да издържат за определен период от време на температура от и над 1000 оС, без да се стигне до късо съединение на медния проводник.

При такива екстремни температури медните проводници се нажежават и губят собствената си механична стабилност.

Кабели и проводници, предназначени за съхранение на функционалността
При кабелите и проводници, предназначени за съхранение на функционалността, основна роля играе изолацията. Различават се два различни типа изолации: специална оплетка на медния проводник от стъклен памук или слюдена лента и специална керамизираща се изолация от изкуствен материал.

При кабелите с оплетка от стъклен памук или слюдена лента в случай на пожар изолацията изгаря напълно и образува предпазен слой от пепел. Той се задържа по оплетката, поддържа медните проводници отделени един от друг и предотвратява късото съединение между проводниците и кабелоносещата конструкция.

При по-новите видове кабели вместо оплетка се разчита на специална керамизираща се изолация от изкуствени материали. Основна нейна съставка е алуминиев хидроксид, който при изгаряне образува мека керамична обвивка. Тя осигурява желаната изолация между тоководещите жила и между тях и кабеловодещата конструкция.

За изработката на кабели, предназначени за съхранение на функционалността, се използва главно пластмаса, несъдържаща халоген. Тази пластмаса не съдържа хлор, бром и флуор и при изгаряне не отделя корозионни газове. Тестът за това се извършва чрез изгаряне на изолиращото вещество и измерване стойността на pH, респективно на проводимостта според EN 50267-2, -3 или IEC 60754-2.

Кабелите, предназначени за съхранение на функционалността, притежават и други предимства при пожар, сред които изгаряне със слабо отделяне на дим и намалено разпространение на огъня. Тези свойства също се проверяват чрез тестване на огнеустойчивост. Измерването на плътността на дима се извършва по IEC 61034-1 или EN 61034-1, -2.

По фотоелектричен способ се замерва интензивността на светлината, като дори вследствие на възникнал дим минималната стойност не може да е по-малка от 60% от номиналната мощност на светлинния източник.
Разпространението на огъня се проверя във вертикална опитна установка.

Кабелните снопове се монтират на вертикална кабелна стълба и се запалват. След предписания период от 20 минути пламъците трябва да са се самозагасили, както и да няма увреждания на кабела над височина от 2,5 м.

Полагане на кабелите
За полагането на кабели, предназначени за съхранение на функционалността, съществуват различни възможности. Освен видът и броят на кабелите, които трябва да се положат, трябва да се вземе под внимание и икономическата обосновка. Съществуват много варианти: от утвърдената стандартна носеща конструкция, до икономически по-изгодното решение със специфични кабели.

Съхраняването на функционалността на една електрическа кабелна система се извършва комплексно за кабелите, проводниците и кабелоносещата система. При стандартни кабелоносещи конструкции е възможно свободно да се избират необходимите кабели. Причината е, че всички производители на кабели и проводници са тествали и предоставили доказателства за съхраняването на функционалността на техните кабели и проводници за стандартни кабелоносещи конструкции.

DIN4102, част 12 дефинира три стандартни системи за полагане: върху кабелни скари, кабелни стълби и единично полагане на кабелите по тавана. Единичното полагане може да се осъществи чрез единични кабелни скоби, профилни шини, профилни метални скоби със или без подложна пластина. Параметрите на хоризонталното полагане са пренесени върху вертикалната инсталация, така че са възможни вертикални трасета.

Кабелите, положени върху вертикални трасета, трябва да бъдат допълнително ефективно подсигурени при преходите от вертикално към хоризонтално разположение, за да се предотврати изкривяване или пропадане. Непрекъснатите кабелни системи запазват класификацията си за съхраняване на функционалността само когато ефективно се подсигуряват на разстояния максимално до 3,5 м.

Разтоварване от опън чрез образуване на кривини по трасето
За да не се скъсат кабелите от тежестта си в случай на пожар, трябва да се образуват кривини по трасето. Максимално допустимото разстояние между отделните кривини е 3,5 м. Минималната дължина на хоризонтално положените кабели е 0,3 м. Закрепващите скоби при хоризонтален и вертикален монтаж трябва да се поставят на всеки 0,3 м.

Освен това при монтажа трябва да се съобразяват минималните радиуси на огъване на кабелите. В практиката това може и да не се реализира поради необходимостта от голяма площ отстрани. При пожар кабелите образуват изолиращ слой от пепел и лягат по страните на скобата. По този начин се предотвратява скъсването им вследствие на тежестта на медта.

Разтоварване от опън чрез противопожарни прегради
Друга възможност за разтоварване от напреженията на опън е монтажът на сертифицирани противопожарни прегради в отворите на плочата. Времето на устойчивост на огън на противопожарната преграда трябва да съответства на класа на съхраняване на функционалността на инсталираната кабелна система.

Височината на етажа в този случай не бива да надхвърля 3,5 м. В случай на пожар тежестта на медта се поема от редицата скоби, намиращи се непосредствено под и над противопожарната преграда, тъй като поради функцията на преградата те не се нагряват. Кабелите се фиксират според предписанията и при максимална височина на етажа от 3,5 м носят само допустимото тегло на 3,5 м мед.

Ефективно подсигуряване чрез скоби
Като практично решение са се доказали касетите от незапалим материал с минералфазерен пълнеж, които се монтират директно върху редицата скоби. По този начин отпада необходимостта от кривини по трасето. Принципът на действие е подобен на този при противопожарната преграда непосредствено до плочата: в случай на пожар скобите в касетата са предпазени от нагряване, фиксацията на кабелите се запазва и се предотвратява скъсването им.

Това решение е сертифицирано за всички видове вертикални кабелни стълби, както и за единични скоби за вертикално укрепване на кабелите. Възможен е и монтаж при вече съществуващи вертикални трасета.

Съхраняване на функционалността с противопожарни канали
Съхранението на електрическата функционалност може да се постигне не само чрез кабелни системи по DIN 4102, част 12, но и чрез кабелни канали. Различните видове канали способстват за това в случай на пожар разположените във вътрешността кабели и проводници да продължат да функционират. Това се постига с помощта на различни изолационни материали.

Предимството на противопожарните канали се състои в това, че вместо специални кабели, предназначени за съхраняване на функционалността, могат да се използват обикновени кабели с ПВЦ изолация. Тъй като по правило кабелите, предназначени за съхраняване на функционалността, се произвеждат с номинално напрежение 0,6/1 kV, те не могат да се прилагат при кабелните системи средно напрежение със съхраняване на функционалността. В такива случаи кабелите се монтират в противопожарните канали, без да се намалява защитната функция на системата.

Непригодни строителни елементи
В много случаи конструкцията на сградата не дава възможност за полагане на кабели, предназначени за съхраняване на функционалността. Строителните елементи за заграждане на пространства като стени и тавани, които не са носещи в случай на пожар, не са пригодени за закрепване върху тях на кабелни системи със съхранена функционалност.

Най-добрият пример в това отношение са преградните стени сухо строителство с конструкция от метални профили. В случай на пожар тяхната структура става трошлива. По същия начин се държат и т. нар. сандвич панели. Те имат нулева огнеустойчивост и затова не са подходящи за основа за закрепване на кабелна система със съхранена функционалност.

Най-големи са проблемите при сгради или халета със стоманена носеща конструкция, с облицовка със сандвич елементи и покрив с трапецовидна ламарина. При температура от 500 оС, която бързо се достига при разрастване на пожара, стоманата запазва само половината от якостта си. Поради това е невъзможно закрепването към стомана на кабели за съхранение на функционалността.

Още по-неблагоприятно се държат покривите от трапецовидна ламарина. При пожар възникналите горещи газове се издигат нагоре и създават т. нар ceiling jet - ефект, който бързо разнася пожарния дим в цялото хале. Едновременно с това горещият поток газове от пожара извлича много кислород от околната среда и възникналото въздушно течение разгаря още повече огъня.

При тези процеси температурата под тавана се покачва много бързо. Това води до бърза загуба на якост на тънката трапецовидна ламарина и закрепените към тавана инсталации могат да паднат още в началната фаза на пожара.

По материали на ОБО Беттерманн България