RU209007U1

RU209007U1 - Кабель силовой малоопасный по токсичности продуктов горения

Info

Publication number: RU209007U1
Application number: RU2021127733U
Authority: RU
Inventors: Виталий Геннадиевич Мещанов; Михаил Юрьевич Шувалов; Михаил Кузьмич Каменский; Андрей Александрович Фрик; Алексей Анатольевич Сливов
Priority date: 2021-09-21
Filing date: 2021-09-21
Publication date: 2022-01-27

Abstract

Полезная модель относится к силовым кабелям с пластмассовой изоляцией, предназначенным для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 1000 В частотой до 100 Гц, а также для эксплуатации в электрических сетях постоянного напряжения. Кабель содержит токопроводящие жилы 1, поверх каждой из которых наложена изоляция 2, изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого наложена наружная оболочка 8. Технический результат: повышение надежности силового кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.

Description

Полезная модель относится к кабельной технике, а именно к конструкциям кабелей силовых с пластмассовой изоляцией, предназначенных для передачи и распределения электрической энергии в стационарных установках на номинальное переменное напряжение до 1000 В частотой до 100 Гц, а также для эксплуатации в электрических сетях постоянного напряжения.

Уровень техники

В качестве наиболее близкого аналога выбран известный кабель электрический малоопасный по токсичности продуктов горения, содержащий по крайней мере одну токопроводящую жилу, содержащую последовательно расположенные наложенные экструзией изоляцию и наружную оболочку, отличающийся тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из полимерных композиций с кислородным индексом не менее 28% и эквивалентным показателем токсичности продуктов горения полимерных материалов не менее 121 г/м³ (полезная модель РФ №103658). При этом эквивалентный показатель токсичности продуктов горения полимерных материалов кабельного изделия Тх, г/м³, определяют согласно ГОСТ 31565 по формуле:

, (1)

где m_i- масса i-го полимерного материала в единице длины кабельного изделия, г/м;

Тх_i- показатель токсичности i-го полимерного материала конструкции кабельного изделия, определенный по ГОСТ 12.1.044-89, г/м³;

n - число полимерных материалов в конструкции кабельного изделия, испытанных по ГОСТ 12.1.044-89.

Такие кабели не распространяют горение при испытании по ГОСТ IEC 60332-3-22, удовлетворяют требованиям ГОСТ 31565 по дымовыделению при испытании по ГОСТ IEC 61034-2, однако, недостатком конструкции таких кабелей является то, что сами горение не распространяя, кабели могут при горении оказывать негативное влияние на проложенные поблизости другие, менее стойкие к огню, кабели и провода, а также на строительные конструкции и другие элементы кабельных коммуникаций, вследствие относительно высоких значений удельной теплоты сгорания. Чем больше эти значения, тем больше и темпы развития пожара. В этой связи для снижения пожарной нагрузки помещений предпочтительнее использовать в конструкциях кабелей материалы с низкой теплотой сгорания и низким дымообразованием. При этом, учитывая многообразие маркоразмеров кабелей, а также наличие сложных многофакторных условий горения кабелей в условиях реального пожара, предпочтительнее, чтобы не только кабель в целом обладал эквивалентным показателем токсичности продуктов горения полимерных материалов не менее 121г/м³, но и материалы изоляции и наружной оболочки имели показатели токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³ каждый в отдельности.

Кроме этого, материалы, применяемые для изоляции и оболочки данных кабелей, обладают недостаточной стойкостью к термическому старению, одной из причин которой является высокая скорость десорбции пластификатора и которая характеризуется высокими значениями отклонений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после кратковременного старения при температуре 110°С.

Сущность полезной модели

Задача, на решение которой направлена полезная модель, состоит в разработке силового кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, изготовленного с применением для изоляции и наружной оболочки материалов, способных обеспечить нераспространение горения кабелей при групповой прокладке с объемом горючей массы 7 л/м, снижение светопроницаемости при горении и тлении согласно требованиям ГОСТ 31565, уменьшение удельной теплоты сгорания, и обладающих высокой стойкостью к термическому старению. При этом такой кабель в огнестойком исполнении сохраняет функционирование при воздействии пламени в течение не менее 180 мин.

Настоящая полезная модель обеспечивает достижение следующего технического результата: повышение надежности силового кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.

Технический результат достигается тем, что в силовом кабеле, содержащем, по крайней мере, две токопроводящие жилы, поверх каждой из которых расположена изоляция из ПВХ пластиката, изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого расположена наружная оболочка из ПВХ пластиката, упомянутая изоляция выполнена из материала, имеющего показатель токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельную теплоту сгорания не более 15МДж/кг и общее дымообразование не более 1300 м²/м², и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%, и упомянутая наружная оболочка выполнена из материала, имеющего показатель токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельную теплоту сгорания не более 13МДж/кг и общее дымообразование не более 950 м²/м², и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх каждой токопроводящей жилы дополнительно наложена обмотка из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием.

Указанный технический результат достигается также тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов, имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх скрученных в сердечник изолированных жил дополнительно наложена обмотка из по меньшей мере одной органической или неорганической ленты.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх скрученных в сердечник изолированных жил дополнительно наложена внутренняя оболочка из полимерной композиции с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельной теплотой сгорания не более 11 МДж/кг, общим дымообразованием не более 450 м²/м².

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх внутренней оболочки дополнительно наложен металлический экран из медных лент или медных проволок.

Указанный технический результат достигается также тем, что поверх внутренней оболочки дополнительно наложена броня в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок.

Отличительной особенностью настоящей полезной модели является повышение надежности силового кабеля, малоопасного по токсичности продуктов горения, не распространяющего горение при групповой прокладке, с низким дымовыделением при горении и тлении за счет применения материалов, обладающих низкими значениями удельной теплоты сгорания и низким общим дымообразованием и имеющих высокую стойкость к термическому старению.

Перечень фигур чертежей

На Фиг.1 показан поперечный разрез кабеля.

Осуществление полезной модели

Современный комплекс требований пожарной безопасности, предъявляемый к силовым кабелям, прокладываемым во внутренних электроустановках, а также в зданиях и сооружениях, включая здания и сооружения с массовым пребыванием людей, изложен в стандартах ГОСТ 31996 и ГОСТ 31565. При этом для некоторых областей применения требуется применение кабельных изделий с низкой токсичностью продуктов горения, имеющих эквивалентный показатель токсичности продуктов горения более 120 г/м³.

Учитывая насыщенность кабельных коммуникаций кабелями различного функционального назначения при горении отдельные кабели или группы кабелей могут оказывать негативное влияние на проложенные поблизости другие, менее стойкие к огню, кабели и провода, а также на строительные конструкции и другие элементы кабельных коммуникаций, вследствие относительно высоких значений удельной теплоты сгорания. Это приводит к необходимости принимать меры по снижению пожарной нагрузки, в том числе ограничению количества совместного проложенных кабелей, а также применению усиленных мер по обеспечению пожаротушения. В этой связи для снижения пожарной нагрузки помещений предпочтительнее использовать материалы для изготовления кабелей и кабельные изделия в целом с низкой теплотой сгорания и низким дымообразованием. При этом, учитывая многообразие маркоразмеров кабелей, а также наличие сложных многофакторных условий горения кабелей в условиях реального пожара, предпочтительнее, чтобы не только кабель в целом обладал эквивалентным показателем токсичности продуктов горения полимерных материалов не менее 121г/м³, но и для основных конструктивных элементов кабеля применялись малоопасные по токсичности продуктов горения материалы.

Учитывая, что одним из основных требований для кабельных изделий является срок службы, предпочтительнее в качестве ПВХ пластиката для изоляции и наружной оболочки применять материалы, обладающие повышенной стойкостью к термическому старению, низкой скоростью десорбции пластификатора. Указанные свойства характеризуются небольшим изменением физико-механических характеристик после кратковременного старения при температуре 110°С по сравнению с исходными значениями до старения.

Настоящая полезная модель основана на оптимальном сочетании ПВХ пластикатов для изоляции и наружной оболочки, каждый из которых не только относится к классу малоопасных по токсичности продуктов горения материалов, но и обладает сниженной удельной теплотой сгорания, пониженным дымообразованием, и обеспечивает требуемый срок службы.

Важным показателем, характеризующим надежность, является повышенная стойкость материала конструкции кабеля к термическому старению, характеризующаяся в свою очередь незначительным изменением прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после кратковременного термического старения при температуре 110°С по сравнению со значениями, полученными до старения, что достигается применением в составе материалов оптимальной системы пластификатора (или смеси пластификаторов) и термостабилизатора (или смеси термостабилизаторов), обеспечивающей пониженную скорость десорбции пластификатора.

На Фиг.1 показан вариант с четырьмя токопроводящими жилами. Возможно исполнение кабеля также в двух-, трех- и пятижильном вариантах.

Кабель содержит токопроводящие жилы 1, поверх каждой из которых наложена изоляция из поливинилхлоридного пластиката 2 с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельной теплотой сгорания не более 15 МДж/кг, общим дымообразованием не более 1300 м²/м², которая имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%, изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого наложена наружная оболочка из поливинилхлоридного пластиката 8 с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельной теплотой сгорания не более 13 МДж/кг, общим дымообразованием не более 950м²/м², которая имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110°С в течение 168 ч не более ±25%.

Указанные значения показателей пожарной опасности определяют в соответствии с требованиями международного стандарта ISO 5660-1 на образцах пластин материала толщиной 3 мм при воздействии теплового потока 35 кВт/м² с применением удерживающей проволочной сетки. При этом в рамках настоящей полезной модели под общим дымообразованием понимается определяемое по ISO 5660-1 общее (суммарное) дымообразование с единицы площади экспонируемой поверхности образца, а удельная теплота сгорания определяется на основе полученного в результате проведения испытания общего тепловыделения в течение всего испытания, приведенного к массе образце.

Определение показателя токсичности продуктов горения проводят в соответствии с ГОСТ 12.1.044.

Под отклонением значения относительного удлинения при разрыве понимается разность между средним (или медианным) значением, полученным после старения, и средним (или медианным) значением, полученным до старения, выраженная в процентах последнего.

Для обеспечения огнестойкости поверх токопроводящих жил может быть наложена обмотка 3 из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием, например, не менее 40%.

Для обеспечения требований Технического регламента по ограничению содержания опасных веществ изоляция и наружная оболочка могут быть выполнены из поливинилхлоридных пластикатов, имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.

Кабель может дополнительно содержать поверх скрученных в сердечник изолированных жил обмотку 4 из по меньшей мере одной органической или неорганической ленты.

Для повышения стойкости кабеля к распространению горения поверх скрученных в сердечник изолированных жил может быть дополнительно наложена внутренняя оболочка 5 из полимерной композиции с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, с удельной теплотой сгорания не более 11МДж/кг, общим дымообразованием не более 450м²/м², определенным по ISO 5660-1.

При необходимости применения экранированных кабелей поверх внутренней оболочки может быть расположен металлический экран 6 из медных лент или медных проволок.

Для защиты от внешних механических воздействий в процессе прокладки и при эксплуатации поверх внутренней оболочки может быть дополнительно наложена броня 7 в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок.

Для уменьшения коррозионной активности изоляция, внутренняя и наружная оболочки кабеля могут быть выполнены из поливинилхлоридного пластиката пониженной пожарной опасности с низким дымо- и газовыделением, обладающего пониженным выделением хлористого водорода, определяемым при испытаниях по ГОСТ IEC 60754-1.

Далее приводятся сведения, подтверждающие возможность осуществления полезной модели.

Токопроводящая жила 1, которая может быть как однопроволочной, так и многопроволочной, изготавливается из медной или алюминиевой (за исключением кабелей в огнестойком исполнении) катанки или проволоки, традиционной для электрических кабелей.

Изолированные токопроводящие жилы скручивают в сердечник, используя стандартное крутильное оборудование.

Наложение лент для обмотки 4, стеклослюдосодержащих лент 3 и металлического экрана 6 производят на стандартном крутильном оборудовании.

Наложение брони 7 осуществляется на бронировочных машинах, традиционно применяемых в кабельной промышленности.

Примененные для изготовления кабеля полимерные материалы для изоляции 2, внутренней оболочки 5 и наружной оболочки 8 выпускаются промышленно.

При изготовлении кабеля для наложения полимерных материалов используют традиционное экструзионное оборудование, применяемое в кабельной промышленности.

Claims

1. Кабель силовой, содержащий, по крайней мере, две токопроводящие жилы, поверх каждой из которых расположена изоляция из поливинилхлоридного пластиката, изолированные жилы скручены в сердечник, поверх которого расположена наружная оболочка из ПВХ пластиката, при этом упомянутая изоляция имеет показатель токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельную теплоту сгорания не более 15 МДж/кг, общее дымообразование не более 1300 м²/м², и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110 ºС в течение 168 ч не более ±25%, и упомянутая наружная оболочка имеет показатель токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельную теплоту сгорания не более 13 МДж/кг, общее дымообразование не более 950 м²/м², и имеет отклонения значений прочности при разрыве и относительного удлинения при разрыве после старения при температуре 110 ºС в течение 168 ч не более ±25%.

2. Кабель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверх токопроводящих жил обмотку из, по меньшей мере, одной стеклослюдосодержащей ленты, наложенной с перекрытием.

3. Кабель по п.1, отличающийся тем, что изоляция и наружная оболочка выполнены из поливинилхлоридных пластикатов, имеющих в своем составе термостабилизаторы, не содержащие соединений свинца.

4. Кабель по п.1, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверх скрученных в сердечник изолированных жил обмотку из, по меньшей мере, одной органической или неорганической ленты.

5. Кабель по любому из пп.1, 2 или 4, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверх скрученных в сердечник изолированных жил внутреннюю оболочку из полимерной композиции с показателем токсичности продуктов горения не менее 121 г/м³, удельной теплотой сгорания не более 11 МДж/кг, общим дымообразованием не более 450 м²/м².

6. Кабель по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверх внутренней оболочки металлический экран из медных лент или медных проволок.

7. Кабель по п.5, отличающийся тем, что он дополнительно содержит поверх внутренней оболочки броню в виде обмотки из металлических лент или в виде спирально наложенных металлических проволок.