Пожароустойчиви кабели

Част II. Съвременни изолационни материали и технологии за повишаване пожаробезопасността на кабелите

Пожароустойчивите кабели са неразделна част от електрическите инсталации. Причините са повече от ясни - възпламеняването на един кабел обикновено води до пожар в цялата кабелоносеща система, прекъсват се електрическите и комуникационните връзки и се създават предпоставки пламъкът да достигне до други съоръжения и части от сградата. В откритата в предишен брой на сп. ТД Инсталации, оборудване, инструменти тема за пожароустойчивите кабели бяха представени някои от характеристиките на кабелите и пожаробезопасните кабелоносещи конструкции, както и някои нови технологии, разработени в посока незапалване и неразпространение на огъня по трасето на кабела.

При изработката на негорими и неподдържащи горенето кабели се използват и различни изолационни материали. Те са обект на разглеждане в настоящия редакционен материал.

Покрити жила от медна или стоманена лента
Сред технологиите за изолиране на кабели е покриването им с медна или стоманена лента. Методът се приема като сравнително остарял и предлага ограничени възможности. Кабелите, изработени на основата на тази технология, се отличават с понижена горимост. По-евтини са от другите видове кабели. От качеството на използваните материали зависи експлоатационното поведение на кабелите. Друг широко използван изолационен материал, е

Поливинилхлоридът
Наричан широко ПВЦ, както и PVC, този полимер се получава при полимеризация на винилхлорид. Полимеризацията му се провежда във водни разтвори, съдържащи емулгиращи агенти или стабилизатори на суспензията. Все по-широко се използва и блок-полимеризацията. Поливинилхлоридът се смесва с различни пластификатори, стабилизатори, пълнители, пигменти и др.
Този материал издържа продължителен период при температури до 105 °С, но става крехък при колебания на температурата. Сериозен недостатък на поливинихлорида е отделянето на хлороводород, въглероден оксид и други хлорсъдържащи съединения при горенето му. За това е добре кабелите, изработени с ПВЦ, да са безхалогенни. Характерно за тях е, че защитават по-добре предметите, тъй като в процеса на горене не се освобождават корозионни газове. Също така, предвид използването на вода за гасене, не се образуват агресивни киселини (най-вече солна киселина), които да причиняват последващи щети.
ПВЦ кабелите са подходящи за използване в електрически инсталации за аварийно захранване, сигнализация и контрол на важни обекти. Сред приложенията им са трансформаторни подстанции, обществени сгради - болници, хотели, театри, кина, обществени и търговски центрове и други места с висока концентрация на човешки и материални ресурси, чиято сигурност в случай на пожар трябва да бъде гарантирана. Водещите производители предлагат кабели с ПВЦ, отговарящи на изискванията за огнеустойчивост, в съответствие с изисквания на VDE 0472 - част 814 и IЕС 331, до 180 минути.

Омрежен полиетилен
Сред изолационните материали, намиращи приложение в областта, е и омреженият полиетилен. Познат е още като Сrosslinking polythene, HDXLPE, XLPE и PEX. Омрежването е процес, при който линейните макромолекули на полиетилена формират напречни връзки помежду си. Получената по този начин мрежеста структура се характеризира със значително подобрена устойчивост на материала на високи температури, вътрешно налягане и износване, вследствие триене. Също така омрежването позволява значително да се подобрят електрическите и механичните характеристики на полиетилена. Образуваните къси вериги са нестабилни и бързо се свързват помежду си в структура, подобна на кристална решетка. Кабелите с омрежен полиетилен се използват при максимална температура от 250 °С в режим на късо съединение.
В качеството на изолационен материал намира приложение и

Силиконът
Представлява смесен органично-неорганичен полимерен материал с химична формула [R2SiO]n, където R е органична група, като метил или етил. Силиконът има течна, желеобразна или твърда консистентност. Намира разнообразно приложение, като с голяма популярност в обществото са имплантите в козметичната хирургия. Силиконът се използва и като лепилен, смазочен или изолационен материал в строителството и машиностроенето. В електротехниката намира приложение изолация от каучукови смеси със силициев двуокис. Те са устойчиви на органични киселини и разтвори. Изолацията е устойчива и на нефтопродукти, както и на кислород и озон. Обикновено тези кабели са облечени с обвивка от стъклотъкан, която им придава по-голяма механична здравина. Работят успешно в температурния диапазон от - 60 до 180 °С, като временно могат да понесат и температури от порядъка на 200 °С.
Силиконовите кабели са подходящи за инсталации, изложени на въздействието на високи температури както в сухи и влажни помещения, така и на открито. Използват се като гъвкава връзка, подложена на ниски механични натоварвания в слънчеви инсталации, леярни, стоманодобивни заводи, сауни и други. Добре е да се има предвид, че силиконовите кабели са доста скъпи, както и всички пожароустойчиви кабели.

Тефлоновият кабел
е сред групата на пожароустойчивите кабели. Известно е, че тефлонът е търговско наименование на полимерното съединение политетрафлуоретилен (ПТФЕ). Той се отличава с най-малкия коефициент на триене от всички твърди вещества. Използва се широко като незалепващо покритие за кухненско оборудване. ПТФЕ има много ниска степен на химическа активност и се използва в съдове и тръби за съхраняване на силно активни химикали. Температурата на топене на тефлона варира от 260 °C (FEP) до 327 °C (ПТФЕ), в зависимост от използвания конкретен полимер. Материалът се характеризира с много добри електрически параметри, което го прави приложим за изолиране на кабели, съединители и др. ПТФЕ запазва устойчивостта и стабилността си дори при температури от порядъка на -200 °C. За момента приложението му е основно за контролни кабели. Цената на тефлоновия кабел все още е сравнително висока.

Гелове и замазки за кабели в експлоатация
Освен за повишаване качеството на изолационните материали, усилено се работи и в друго направление - разработване на гелове и замазки за съществуващи кабели. Целта е кабелите в експлоатация да придобият нови качества. Съществен въпрос е, че когато сградата вече е построена, изграждането на нова структурна кабелна система не винаги е лесно. Именно в подобни приложения се използват иновативните гелове и замазки, които увеличават пожаробезопасността.
Друго не по-малко важно направление, в което се работи усилено, е ремонтът на повредени външни повърхности на кабели. Стремежът е в посока повишаване на пожароустойчивостта.
Нова е и системата, използваща специални безхалогени блокове и модули от пожароустойчив еластомерен каучук, покриващи вече положен кабел. По този начин се постига ограничаване на пожар в кабелния тунел.

Флуиди за запълване на PVC кабели
Друго направление включва разработването на специални флуиди за запълване на пространството между жилата на обикновен PVC кабел и превръщането му в пожароустойчив. Водещите компании в областта инвестират сериозни средства в превръщането на PVC кабелите в пожароустойчиви, тъй като използването им е масово. Също така е известно, че при пожар те отделят много гъст дим. Той е токсичен и през него се вижда трудно, което прави борбата с пожара много трудна. Димът, отделян от PVC кабелите, смесен с водните пари, образува солна киселина, която, както е известно, силно корозира стоманената арматура.
Също така е разработен абсолютно безхалогенен PVC кабел. Съществува и покритие на керамична основа, способно да се противопостави на въглеводороден тип пожари при температура 1100 °С и топлинен поток 160 kW/m2. Това са високи стойности, което е видно от факта, че температурата на топене на медта е 1050 °С. Кабелът е годен за работа в продължение на един час при тези условия. Провеждат се изпитания и на нови видове кабели, издържащи 1000 °С и топлинен поток 160 kW/m2 в продължение на 3 часа.