ケーブル・電線の耐熱性・耐火性、不燃絶縁材

有線およびケーブル通信なしの現代世界を想像することは不可能であり、ちなみに、その量は絶えず増加しています。ケーブル絶縁にとって常に理想的ではないさまざまな条件下での電気ケーブルの高密度は、火災の危険性を高めます。たとえば、米国ではケーブル火災による火災により毎年、州経済が約 60 億ドルの損失を被っています。そのため、燃焼が広がらない信頼性の高い耐火性のケーブルとワイヤを作成するという問題は、ますます緊急になっています。

したがって、ケーブルの火災安全性は次の 5 つの指標によって決まります。

非伝播燃焼

燃焼の非伝播は、炎が消えた直後にケーブルが自己消火する能力として理解されます。この指標は、炎が消えた後、火災によって損傷したケーブルの長さに沿って定量化できます。

煙の光学濃度

実験用ケーブルサンプルの燃焼中の空間内の媒体の最大比光学密度は、このタイプのケーブルの燃焼中の煙の特徴のレベルを特徴付けます。このパラメータは、ケーブルがオンになっている場合に、火災の影響を受けた部屋で煙がどのくらいの速さで広がるかを反映します。これは消火条件を判断するために重要です。

アウトガス生成物の腐食活動

ガス放出生成物の腐食性が高ければ高いほど、火災による被害も大きくなります。ガス放出製品は腐食性が高いため、火災が発生した室内の電気機器は破壊されます。定量的には、このパラメータは塩化水素、臭化水素、二酸化硫黄などの放出によって決定されます。 — そのような活性製品の量から。

ガス毒性

一般に、ガス排出の毒性は事故や火災による死傷事故を引き起こします。これらの有毒生成物は主に、アンモニア、一酸化炭素、シアン化水素、硫化水素、二酸化硫黄などです。

耐火性

耐火ケーブルは裸火の影響下でもその特性を維持します。この指標は、耐火ケーブルが動作し続けることができる時間 (15 分から 3 時間) に応じて計算されます。

ケーブルの絶縁性と耐火性

ケーブルの耐火性は主に、ケーブルの設計だけでなく、絶縁体と保護コーティングの材質によって決まります。断熱材の製造に使用されるポリマー材料は、次のような防火パラメータによって特徴付けられます。

• 可燃性;

• 酸素指数;

• 煙発生係数;

• ガス放出生成物の腐食活動。

• 燃焼生成物の毒性。

可燃性

GOST 12.1.044-89によれば、材料の可燃性、つまり燃焼能力が特徴付けられます。不燃性、燃えにくい、可燃性と材質が異なります。

不燃性物質は一般に空気中では燃えません。不燃性物質は空気の存在下で発火する可能性がありますが、火源が取り除かれると自然に燃え続けることはできません。

可燃性物質は自己発火する可能性があり、火源が取り除かれた後も燃え続ける可能性がありますが、ここで重要なことは、可燃性の定量的指標は多くの場合、ケーブルの火災安全性を完全には示していないということです。

酸素指数

試験中の材料の可燃性をより正確に評価するには、「酸素指数」が使用されます。これは、特定の材料が安定して燃焼できる窒素と酸素の混合物中の酸素の最小体積に等しい値です。場所。酸素指数が 21 未満の場合は、その材料の可燃性を示します。つまり、そのような材料は、発火源が取り除かれた後でも空気中で燃える可能性があります。

発煙係数

上で述べたように、煙係数は、試験室または屋内での物質の燃焼中の煙の光学密度を反映します。このパラメータは、煙で満たされた空間を光が通過することによる照明の減衰を測光的に記録することによって決定されます。たとえば、米国国家標準局は、くすぶりと燃焼という 2 つの煙の比率を定義しています。煙の最大光学濃度は、さまざまな材質に対して決定されます。

アウトガス生成物の腐食活動

IEC 勧告に従って、塩化水素、臭化水素、硫黄酸化物、フッ化水素の含有量に従って、ガス放出生成物の腐食性が評価されます。このために、サンプルを燃焼室内で800℃の温度まで20分間加熱する既知の分析方法が使用されます。

燃焼生成物の毒性

燃焼中に放出される有毒ガス（一酸化炭素、二酸化炭素、塩化水素、フッ化水素、臭化水素、硫黄酸化物、窒素酸化物、シアン化水素）の量を通じて、燃焼生成物の毒性の程度が試験時に評価されます。 800℃の温度に加熱された材料。よく知られている事実：主にケーブル業界では、PVC絶縁体、ゴム、ポリエチレンが絶縁体に使用されています。

PVC化合物は、分子内に二重結合がなく、塩素原子を含む化学構造のため、最も燃えにくい物質です。

火災が発生した場合、PVC は分解して塩化水素を放出し、火災の延焼を防ぎます。しかし、塩化水素は水や蒸気と反応すると、非常に腐食性の高い塩酸に変化します。さらに、塩化水素は人体にとって危険であるため、耐火ケーブルおよび耐火ケーブルの絶縁体の製造における PVC の使用は制限されています。

耐火性、耐熱性の向上

PVCに抑制剤を添加することにより、耐火性を高めることができます。したがって、リン酸塩可塑剤、難燃剤、充填剤の導入により、PVC コンパウンドの可燃性が低下します。同時に、抑制剤が塩化水素と結合して塩化水素を不燃性の部屋の形で沈殿させるため、火災時のガス排出も削減されます。

ポリエチレンはより可燃性が高く、ポリエチレン絶縁体を不燃性にするために、難燃剤が添加されます。これは、変性組成物に基づくポリエチレン絶縁体の自己消火に寄与します。最も一般的な解決策は、三酸化アンチモンと塩素化パラフィンの混合物であり、これにより、PVC よりも優れた利点、つまりガス放出の減少、人体への毒性と危険の減少が達成されます。

ゴム絶縁体としてはゴムが最も燃えにくいです。 ポリクロロプレンゴム、ケーブルの被覆材料として広く使用されるようになりました。最も耐火性の高いゴムは、シリコーンゴム、クロロスルホン化または塩素化ポリエチレン (「ハイパロン」)、およびその他のゴム状ポリマーです。

テトラフルオロエチレンなどのフッ素ポリマーをベースにしたポリマーは、酸素指数が非常に高く蒸発が少ないため、難燃性が高くなりますが、ケーブルのシース温度が 300°C を超えると、このような材料は有毒となり、人体にとって危険となり、また電気機器に対しても腐食性を生じます。

含浸紙で絶縁され、アルミニウムで被覆されたケーブルは、最初の耐火電力ケーブルでした。

TsAABnlG、AABnlGブランドの高圧ケーブルを束ねたものは、被覆部が裸火に20分間さらされても燃え広がらず、耐火性が試験で確認されています。

保護カバーは複雑な構造になっています。一対の亜鉛メッキ鋼板とバンパーの下のグラスファイバークッションです。さらに、シェル、外装、金属スクリーンの存在によって耐火性が提供され、プラスチック絶縁であってもケーブルの品質と耐火性の向上に役立ちます。

ケーブルに難燃性が必要な場合は、扇形または円形の銅またはアルミニウム導体を PVC 絶縁した外装ケーブルが使用されます。充填物と一緒にねじられたコアに、ポリエチレンテレフタレートまたはポリプロピレンのストリップのコイルが追加され、隙間をあけて配置されます。

ストリップを適用した後、自己消火性ポリエチレンベルト絶縁体が押出成形によって作られます。次に、ギャップのある半導電性ケーブル紙のストリップが適用され、次に厚さ 0.3 ～ 0.5 mm の鋼ストリップのペアが装甲を形成します。上部のベルトは、下のベルトの隙間をカバーします。本体は厚さ2.2～2.4mmの難燃性PVC混合物を使用しています。

その結果、テープと組み合わせたシースは、無地の PVC 被覆にもかかわらず、束ねたときに AVBVng および VBVng ケーブルの難燃性要件を完全に満たします。

耐火物ケーブルの有用な解決策としては、コアの上にガラス雲母のストリップを被せる方法があります。このような耐火性バリアは、PVC 化合物と組み合わせることで、炎の作用に対するケーブル シースの長期的な耐性を確保します。最大 6 kV の電圧のケーブルに使用されます。

ケーブルの防火には、難燃剤や鉱物フィラーを配合した架橋ポリエチレンなど、燃焼時にハロゲン化水素を放出しない配合物が最適です。

さらに、ケーブルをさらに保護するために、不燃性成分を含む水性エマルジョン塗料やインクがスプレーや刷毛塗りによってケーブル シースに塗布されることもあります。この層は約 1.5 mm の厚さで適用されますが、ケーブルの電流容量はわずか 5% 減少します。

KNMSpZS、KNMSpN、KNMSS、KNMS2S などの鉱物絶縁を備え、鋼シースに包まれた耐熱ケーブルが広く使用されています。ここで、ワイヤは合金またはステンレス鋼のシースに包まれています。コアとシェルの間の絶縁体は酸化マグネシウムまたはペリクレースで作られています。