Контроль огнестойких кабелей с пластмассовой изоляцией

Контроль огнестойких кабелей с пластмассовой изоляцией

Введение
Кабели с пластмассовой изоляцией, обладающие огнестойкими свойствами, являются критически важными компонентами систем жизнеобеспечения и безопасности зданий и сооружений. Их способность сохранять работоспособность в условиях пожара позволяет обеспечивать питание аварийного освещения, систем пожарной сигнализации, дымоудаления, лифтов для пожарных расчетов и другого ответственного оборудования. В связи с этим строгий контроль качества и подтверждение заявленных огнестойких характеристик таких кабелей являются неотъемлемой частью процесса их производства и применения. Данная статья освещает ключевые аспекты испытаний огнестойких кабелей с пластмассовой изоляцией.

1. Объекты испытаний

Основными объектами контроля при испытаниях на огнестойкость являются:

1. Готовые кабельные изделия: Силовые, контрольные и информационные кабели различных конструкций (многожильные, одножильные), напряжений и сечений, имеющие в качестве изоляции жил и общего защитного покрова (оболочки) пластмассы (ПВХ, ПЭ, ПП, LSZH - безгалогенные смеси и др.), модифицированные на огнестойкость.
2. Компоненты кабеля:
   • Изоляция жил: Пластмассовый слой, непосредственно наложенный на токопроводящую жилу.
   • Оболочка (защитный покров): Наружный слой кабеля, защищающий его от внешних воздействий и формирующий основной барьер при пожаре.
   • Внутренние и внешние защитные покровы (экраны, броня, заполнители): При их наличии, особенно если они выполнены из горючих материалов.
   • Материалы: Пластмассовые композиции, предназначенные для изготовления изоляции и оболочек огнестойких кабелей (предварительные испытания для оценки состава).

2. Область испытаний

Испытания огнестойких кабелей с пластмассовой изоляцией охватывают три ключевые области поведения кабеля в условиях пожара:

1. Огнестойкость (Resistance to Fire): Способность кабеля продолжать функционировать (поддерживать целостность электрической цепи) в течение заданного времени (например, 30, 60, 90, 120, 180 минут) при воздействии пламени высокой температуры и последующем воздействии водяной струи. Это основная характеристика для кабелей систем безопасности.
2. Распространение пламени (Flame Propagation): Способность кабеля не поддерживать и не распространять горение после удаления источника огня как по вертикальной, так и по горизонтальной трассе прокладки.
3. Поведение при горении (Reaction to Fire):
   • Коррозийность продуктов горения (Acidity / Corrosivity): Уровень кислотности и коррозионной активности газов, выделяемых кабелем при горении или тлении, которые могут нанести вред оборудованию и затруднить эвакуацию.
   • Дымообразование (Smoke Emission): Количество и плотность дыма, выделяемого кабелем при горении, критично для видимости во время эвакуации.
   • Количество выделяемого тепла (Heat Release).

3. Методы испытаний

Контроль огнестойких кабелей регламентируется национальными и международными стандартами. Наиболее распространенные методы включают:

1. Испытания на огнестойкость (Circuit Integrity):

   • ГОСТ Р 53316-2009 (EN 50200, IEC 60331): Метод испытаний электрических и оптических кабелей на стойкость к воздействию пламени при пожаре. Основной метод. Кабель, нагруженный током, подвергается воздействию пламени газовой горелки с температурой ~950°C в течение нормированного времени (класс огнестойкости). После воздействия пламени кабель подвергают воздействию водяной струи. Критерий прохождения - сохранение целостности цепи под напряжением на протяжении всего испытания и в течение заданного времени после него.
   • Испытания на стойкость к механическим воздействиям во время огневого испытания (IEC 60331-25): Дополнение к IEC 60331, моделирующее падение обломков конструкций на кабель во время пожара.
   • Испытания на стойкость к воздействию воды во время огневого испытания (IEC 60331-23): Дополнение, имитирующее воздействие воды от систем пожаротушения.

2. Испытания на распространение пламени:

   • ГОСТ Р МЭК 60332-3-22, ГОСТ Р МЭК 60332-3-24 (IEC 60332-3-22, -24): Испытание вертикального пучка кабелей. Наиболее строгий тест на распространение пламени, моделирующий реальные условия прокладки в лотках или пучками. Измеряют высоту повреждения кабеля пламенем.
   • ГОСТ 12176 (IEC 60332-1-2): Испытание одиночного изолированного провода или кабеля (вертикальное расположение). Более простой метод для классификации.

3. Испытания на коррозийность газов:

   • ГОСТ Р МЭК 60754-1, -2 (IEC 60754-1, -2): Определение количества выделяемых галогенов (часть 1) и кислотности/проводимости газов (часть 2) при горении материала изоляции/оболочки.

4. Испытания на дымообразование:

   • ГОСТ Р МЭК 61034-1, -2 (IEC 61034-1, -2): Измерение плотности дыма при горении кабелей в заданных условиях (испытание в "3-метровой камере").

4. Испытательное оборудование

Проведение указанных испытаний требует специализированного оборудования:

1. Установка для испытаний на огнестойкость (по ГОСТ Р 53316 / IEC 60331):

   • Испытательная печь (камера): Оснащена одной или несколькими газовыми горелками (обычно с диффузионным пламенем), создающими равномерное температурное поле. Может иметь экраны для управления тепловым потоком.
   • Система нагружения: Источник(и) переменного или постоянного тока необходимого напряжения и силы тока для создания электрической нагрузки на испытуемые цепи кабеля.
   • Система контроля целостности цепи: Устройства (вольтметры, осциллографы, индикаторы) для непрерывного мониторинга сохранения проводимости жил кабеля под напряжением во время и после испытания.
   • Система водяного воздействия: Насос, форсунки и измерители давления/расхода для создания нормированной водяной струи.
   • Система измерения температуры: Термопары, расположенные по спецификации стандарта для контроля температуры пламени и окружающей среды.

2. Установка для испытаний вертикального пучка (по IEC 60332-3):

   • Вертикальная испытательная камера: Прямоугольная камера определенных размеров со стеклянной передней стенкой для наблюдения.
   • Кабельная лестница/лоток: Металлическая конструкция для закрепления кабелей вертикальным пучком.
   • Газовая горелка: Специфической конструкции, создающая заданное пламя для воздействия на нижнюю часть пучка.
   • Система подачи воздуха. Для создания равномерного воздушного потока.
   • Измерительные приборы: Для определения высоты обугливания кабелей.

3. Установка для испытания одиночного образца на пламенное распространение (по IEC 60332-1):

   • Вертикальная труба/держатель: Для закрепления образца вертикально.
   • Газовая горелка с эталонным пламенем.
   • Калибровочная проволока: Для установки пламени.
   • Подложка: Тонкая бумага для оценки распространения пламени.

4. Оборудование для испытаний на коррозийность газов (по IEC 60754):

   • Трубчатая печь: Для контролируемого сжигания образца материала.
   • Система барботажа/поглощения: Колбы с поглощающим раствором для сбора газов.
   • Аналитическое оборудование: pH-метр, кондуктометр, потенциометрическое титрование или инструментальные методы (например, ионная хроматография для галогенов).

5. Оборудование для испытаний на дымообразование (по IEC 61034):

   • Кубовая камера: Герметичная камера светлого сечения с источником света и фотоприемником на противоположных стенках.
   • Горелка: Спиртовая или газовая для создания пламени внутри камеры.
   • Фотометрическая система: Для измерения ослабления светового потока дымом и расчета коэффициента светопропускания/плотности дыма.

Заключение
Контроль огнестойких кабелей с пластмассовой изоляцией – это комплексный процесс, требующий применения строго регламентированных методов испытаний на специализированном оборудовании. Проверка ключевых характеристик – огнестойкости (целостности цепи), распространения пламени, дымообразования и коррозийности газов – гарантирует, что кабель выполнит свою критически важную функцию в условиях реального пожара, обеспечив безопасность людей и сохранность имущества. Постоянное совершенствование стандартов и испытательных методов способствует повышению надежности и эффективности этих жизненно важных компонентов систем безопасности.