Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций

Приведена классификация, основные показатели и пути достижения пожарной безопасности современных кабелей. Проанализированы два основных технических подхода к обеспечению высокой пожаростойкости кабелей – усовершенствование их металлополимерных конструкций и использование новых материалов изоляции, о...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:

Bibliographische Detailangaben
Datum:	2007
Hauptverfasser:	Подольцев, А.Д., Кучерявая, И.Н., Карпушенко, В.П.
Format:	Artikel
Sprache:	Russian
Veröffentlicht:	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України 2007
Schriftenreihe:	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
Schlagworte:	Проблеми безпеки атомних електростанцій
Online Zugang:	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127859
Tags:	Tag hinzufügen Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций / А.Д. Подольцев, И.Н. Кучерявая, В.П. Карпушенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 51-61. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	irk-123456789-127859
record_format	dspace
spelling	irk-123456789-1278592017-12-30T03:02:51Z Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н. Карпушенко, В.П. Проблеми безпеки атомних електростанцій Приведена классификация, основные показатели и пути достижения пожарной безопасности современных кабелей. Проанализированы два основных технических подхода к обеспечению высокой пожаростойкости кабелей – усовершенствование их металлополимерных конструкций и использование новых материалов изоляции, оболочки и заполнителя кабелей. Представлены новые пожаробезопасные кабели отечественного производства, созданные специалистами ЗАО "Завод "Южкабель", Института электродинамики НАН Украины и ДП НЭК "Укрэнерго", в частности силовые и контрольные кабели, предназначенные для использования на АЭС. Украинская кабельная продукция отвечает мировым стандартам качества по всем показателям пожарной безопасности, благодаря чему она находит спрос на внутреннем рынке и в десятках стран мира. Наведено класифікацію, основні показники та шляхи досягнення пожежної безпеки сучасних кабелів. Проаналізовано два основних технічних підходи до забезпечення високої пожежостійкості кабелів – удосконалення їх металополімерних конструкцій та використання нових матеріалів ізоляції, оболонки та заповнювача кабелів. Представлено нові пожежобезпечні кабелі вітчизняного виробництва, створені фахівцями ЗАТ “Завод “Південкабель”, Інституту електродинаміки НАН України та ДП НЕК “Укренерго”, зокрема силові та контрольні кабелі, призначені для використання на АЕС. Українська кабельна продукція відповідає світовим стандартам якості за всіма показниками пожежної безпеки, завдяки чому вона знаходить попит на внутрішньому ринку та в десятках країн світу. This article gives the classification, main indices and ways for reaching the fire safety of up-to-date cables. The two basic technical approaches to providing the high cable fire-resistance are analyzed, among them are improving the metal-polymeric cable construction and using the new materials for the cable insulation, sheath and filler. The new fire-safety cables for nuclear power plants designed and produced in our country by common efforts of Private Joint-Stock Company "Yuzhcable Works", Institute of Electrodynamics and National Power Company ''Ukrenergo" are presented. The Ukrainian cable products are in compliance with world standards regarding fire-safety and in great demand domestically and in tens of foreign countries. 2007 Article Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций / А.Д. Подольцев, И.Н. Кучерявая, В.П. Карпушенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 51-61. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 1813-3584 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127859 621.315.2 ru Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
topic	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій
spellingShingle	Проблеми безпеки атомних електростанцій Проблеми безпеки атомних електростанцій Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н. Карпушенко, В.П. Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
description	Приведена классификация, основные показатели и пути достижения пожарной безопасности современных кабелей. Проанализированы два основных технических подхода к обеспечению высокой пожаростойкости кабелей – усовершенствование их металлополимерных конструкций и использование новых материалов изоляции, оболочки и заполнителя кабелей. Представлены новые пожаробезопасные кабели отечественного производства, созданные специалистами ЗАО "Завод "Южкабель", Института электродинамики НАН Украины и ДП НЭК "Укрэнерго", в частности силовые и контрольные кабели, предназначенные для использования на АЭС. Украинская кабельная продукция отвечает мировым стандартам качества по всем показателям пожарной безопасности, благодаря чему она находит спрос на внутреннем рынке и в десятках стран мира.
format	Article
author	Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н. Карпушенко, В.П.
author_facet	Подольцев, А.Д. Кучерявая, И.Н. Карпушенко, В.П.
author_sort	Подольцев, А.Д.
title	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций
title_short	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций
title_full	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций
title_fullStr	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций
title_full_unstemmed	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций
title_sort	новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций
publisher	Інститут проблем безпеки атомних електростанцій НАН України
publishDate	2007
topic_facet	Проблеми безпеки атомних електростанцій
url	http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/127859
citation_txt	Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций / А.Д. Подольцев, И.Н. Кучерявая, В.П. Карпушенко // Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля: наук.-техн. зб. — 2007. — Вип. 8. — С. 51-61. — Бібліогр.: 14 назв. — рос.
series	Проблеми безпеки атомних електростанцій і Чорнобиля
work_keys_str_mv	AT podolʹcevad novoepokoleniepožarobezopasnyhkabelejdlâatomnyhélektrostancij AT kučerâvaâin novoepokoleniepožarobezopasnyhkabelejdlâatomnyhélektrostancij AT karpušenkovp novoepokoleniepožarobezopasnyhkabelejdlâatomnyhélektrostancij
first_indexed	2025-07-09T07:52:39Z
last_indexed	2025-07-09T07:52:39Z
_version_	1837155024907534336
fulltext	ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 51 УДК 621.315.2 НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ КАБЕЛЕЙ ДЛЯ АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ А. Д. Подольцев, И. Н. Кучерявая Институт электродинамики НАН Украины, Киев В. П. Карпушенко ЗАО "Завод "Южкабель", Харьков Введение Приведена классификация, основные показатели и пути достижения пожарной безопасности современных кабелей. Проанализированы два основных технических подхода к обеспечению высо- кой пожаростойкости кабелей – усовершенствование их металлополимерных конструкций и исполь- зование новых материалов изоляции, оболочки и заполнителя кабелей. Представлены новые пожаро- безопасные кабели отечественного производства, созданные специалистами ЗАО "Завод "Южкабель", Института электродинамики НАН Украины и ДП НЭК "Укрэнерго", в частности силовые и кон- трольные кабели, предназначенные для использования на АЭС. Украинская кабельная продукция от- вечает мировым стандартам качества по всем показателям пожарной безопасности, благодаря чему она находит спрос на внутреннем рынке и в десятках стран мира. В последние годы в современных энергонасыщенных и разветвленных электросетях широко используются силовые кабели среднего и высокого напряжения. Высокая концентра- ция кабелей различного типа и назначения, а значит, и большое сосредоточение горючих изо- ляционных материалов увеличивает риск возникновения аварийного режима работы, приво- дящего к пожару. В связи с этим более жесткими становятся требования к пожарной безопас- ности, согласно которым кабели должны обладать совокупностью противопожарных свойств, в том числе по нераспространению горения, а также выделению дыма, коррозионно-активных и токсичных продуктов при воздействии открытого пламени. Это относится к кабелям энерге- тического, общепромышленного и гражданского назначения, эксплуатируемым на АЭС, энер- говооруженных предприятиях металлургической, химической, нефтеперерабатывающей про- мышленности, шахтах со взрывоопасными условиями, в метрополитенах, общественных вы- сотных зданиях, аэропортах и других местах скопления большого числа людей. Особенно ак- туальны вопросы безопасности на АЭС. Кабели нового поколения с улучшенными параметрами пожарной безопасности пред- назначены для целей: в случае возникновения пожара предотвращать распространение пламени от очага возгорания как в пределах аварийного помещения, так и в других помещениях, таким обра- зом минимизируя масштабы пожара; обеспечивать условия для тушения пожара и эвакуации людей, снижая для этого вы- деление дыма и токсичных продуктов горения и тления материалов; предусматривать функционирование систем безопасности в случае пожара, сохраняя целостность обслуживающих их электрических цепей в течение определенного времени при воздействии открытого пламени, что связано с необходимостью обеспечения огнестойкости кабелей; исключать повреждение приборов и оборудования газообразными продуктами горе- ния, снижая для этого выделение коррозионно-активных веществ. Для решения перечисленных задач были определены единые для всех стран показате- ли пожарной безопасности кабелей, методы оценки параметров пожаростойкости, выработа- ны требования к конструкциям и материалам пожаробезопасных кабелей. А. Д. ПОДОЛЬЦЕВ, И. Н. КУЧЕРЯВАЯ, В. П. КАРПУШЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 52 Описание пожаробезопасных кабелей нового поколения Основными показателями пожаробезопасности кабелей являются: нераспространение горения по кабельным коммуникациям при прокладке кабелей в пучках с высокой концентрацией горючей массы; пониженное выделение дыма, коррозионно-активных и опасных для здоровья продук- тов горения, что обеспечивают кабели с применением новой серии пластикатов пониженной пожарной опасности (кабели с индексом LS – low smoke) и кабели с оболочкой из материа- лов, не содержащих галогенов (кабели с индексом HF – halogen free); галогеночистые HF- кабели имеют более низкую по сравнению с LS-кабелями дымообразующую способность и пониженную кислотность газов, выделяемых при горении; обеспечение функционирования кабелей при пожаре объекта, заданное время от 30 мин до 3 ч (огнестойкие кабели с индексом FR – fire resistance). Таблица 1. Характеризация пожаробезопасных кабелей Наименование показателя Стандарт на метод испытания Значения критериев оценки Индекс безопасности международный Украины 1. Нераспространение горения при одиноч- ной прокладке кабеля (общепромышленное исполнение) МЭК 60332-1 ГОСТ 12176- 89, ДСТУ 216:2003, ДСТУ 217:2003 Расстояние от верхнего за- жима до поврежденной пламенем части кабеля не должно быть меньше 50 мм – 2. Нераспространение горения при проклад- ке кабеля в пучках МЭК 60332-3 категории А и В ГОСТ 12176-89 Согласно категории А: объ- ем пучка 7 дм3, время испы- тания 40 мин, длина повре- жденного пламенем образца не более 2,5 м нг – ДСТУ 4237-3-22:2004 Объем пучка 7 дм3, время испытания 40 мин, длина обугленной части не более 1,5 м, если для отдельных кабелей стандартами не ус- тановлены иные требования 3. Оптическая плот- ность дыма, выделяе- мого при горении и тлении МЭК 61034-1 МЭК 61034-2 ДСТУ 4367-2:2004 Значение светопроницаемо- сти на уровне 10 - 40 %. Стандартом требуется низ- кое дымообразование – 4. Коррозионная ак- тивность продуктов дымо- и газовыделе- ния при горении и тлении материалов МЭК 60754-1 ДСТУ МЭК 60754-1:2002 Содержание галогенов более 0,5 % и пониженное дымогазовыделение кабелей LS нгд МЭК 60754-2 – Содержание галогенов меньше 0,5 %, значение рН > 4,3, кабели при горении не выделяют коррозионных газов HF 5. Огнестойкость МЭК 60331-1 МЭК 60331-21 МЭК 60331-23 МЭК 60331-24 – Температура пламени не менее 700 - 750 0С, время испытаний от 90 мин при напряжении, например, 600 В FR НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ КАБЕЛЕЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 53 П р и м е ч а н и е: нг - негорючий; нгд - украинский аналог обозначения LS в маркировке кабелей. Указанные показатели пожарной безопасности кабелей, стандартизированные методы испытания, некоторые критерии оценки и индексы безопасности приведены в табл. 1. Далее более подробно опишем показатели и пути достижения пожарной безопасности кабелей согласно данным табл. 1. 1. Нераспространение горения (для кабелей в исполнении "нг") характеризует спо- собность кабеля к самозатуханию после прекращения воздействия источника пламени. Ко- личественно этот показатель оценивается по длине поврежденного участка кабеля после прекращения его горения. Нераспространение горения кабелей достигается за счет применения материалов с низкой удельной теплотой сгорания и высоким значением кислородного индекса, который характеризует горючесть материала. Преимущественным решением является применение поливинилхлоридного (ПВХ) пластиката пониженной горючести с кислородным индексом не менее 32. В то же время кабели с индексом "нг" при горении выделяют относительно мно- го дыма, содержащего коррозионные и токсичные продукты. Этот недостаток устраняется применением трудногорючих материалов с пониженным дымообразованием. 2. Дымообразование при горении и тлении кабеля определяется максимальной удель- ной оптической плотностью дыма при испытаниях в камере. Показатель характеризует раз- витие во времени задымленности в помещении при пожаре и в значительной степени опре- деляет условия тушения пожара. 3. Коррозионная активность продуктов газовыделения приводит к разрушению элек- трооборудования в помещениях и, таким образом, увеличивает ущерб от пожара. Показатель характеризуется количеством выделения таких активных продуктов, как хлористый водород (HCl), бромистый водород (HBr), диоксид серы (SO2) и т.п. Отметим, что, например, в случае загорания кабелей с оболочкой из ПВХ пластиката образуются пары HCl с высокой коррози- онностью, которые вызывают раздражение органов дыхания. Кабели в наружной полиэтиленовой оболочке не образуют при горении HCl, однако и не замедляют горения. Поэтому для оболочки используются специальные материалы (полио- лефины) со свойствами замедления горения и не содержащие хлор и другие галогены. Пока- затели коррозионной активности продуктов горения безгалогенных материалов показаны в табл. 2. Таблица 2. Показатели коррозионной активности продуктов горения галогеночистых материалов Показатель Нормированное значение Стандарт на метод испытания 1. Выделение галогеносодержащих газов в пересчете на HCl, % не более 0,5 МЭК 60754-1 2. Проводимость водного раствора с адсорбированными газами, мСм/мм не более 10 МЭК 60754-2 3. Кислотное число рН не менее 4,3 МЭК 60754-2 4. Токсичность продуктов газовыделения, как правило, является одной из причин не- счастных случаев при пожарах. К токсичным продуктам, прежде всего, относят: цианистый водород (HCN), аммиак (NH3), диоксид серы (SO2), сероводород (H2S), оксид углерода (CO), альдегиды, фенолы и некоторые другие соединения. Состав токсичных веществ при горении полимерных композиций, наиболее часто ис- пользуемых для изготовления наружной и внутренней оболочек кабеля, приведен в табл. 3. 5. Огнестойкость кабеля характеризуется сохранением его работоспособности при воздействии открытого пламени в течение установленного времени (от 30 мин до 3 ч). Пока- затель определяется такими параметрами, как время огнестойкости, температура открытого А. Д. ПОДОЛЬЦЕВ, И. Н. КУЧЕРЯВАЯ, В. П. КАРПУШЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 54 пламени, рабочее напряжение, условия прокладки кабеля. Для обеспечения огнестойкости необходимо применение электроизоляционных FR-материалов, являющихся диэлектриком Таблица 3. Состав токсичных веществ при горении полимерных композиций Наименование композиции, марка Продукты газовыделения, мг/г Токсичность СО СО2 HCl альдегиды, фенол токсичность материала HCl50, г/м3 Негорючий пластик НГП 30-32 150 685 238 4,4 высокоопасный 37 ПВХ ППИ 30-30 65 880 140 2,1 умеренно опасный 83 ПВХ ППО 30-35 40 640 130 2,8 умеренно опасный 101 ПВХ ППВ 28 40 600 50 2,7 малоопасный 130 при температуре 750 - 1000 °С. Номенклатура таких материалов в настоящий момент прак- тически ограничена слюдой, которая для обеспечения оптимальной технологичности, склеи- вается при помощи кремнийорганического лака со стеклотканью. Современные кабели огне- стойкого исполнения "FR" изготавливаются на основе безгалогенных материалов с исполь- зованием термических барьеров из слюдосодержащих лент. Огнестойкие кабели не могут иметь алюминиевую жилу, так как температура плавления алюминия 660 °С. В случае же применения меди для изготовления токопроводящей жилы учитывается, что при температу- ре выше 220 °С происходит интенсивное окисление меди и потеря механической прочности, что требует увеличения сечения проводников. Именно огнестойкие кабели в соответствии с действующими нормами в атомной энергетике предназначены для применения на АЭС в це- пях систем безопасности. Кроме того, огнестойкие кабели используются в пожарной сигна- лизации, на нефтяных платформах, судах, в системах аварийного энергоснабжения. Области применения кабелей с улучшенными показателями пожаробезопасности следующие: Кабели Области применения Не распространяющие горение с низким дымогазовыделением (исполнение "LS", "нгд") Системы АЭС нормальной эксплуатации и важ- ные для безопасности, расположенные вне гермо- зоны; кабельные коммуникации метрополитенов, тун- нелей, коллекторов; электропроводки в пожароопасных и взрыво- опасных зонах; системы электроснабжения жилых и обществен- ных высотных зданий и сооружений Не распространяющие горение, с низкой кор- розионной активностью продуктов дымо- газовыделения и не содержащие галогенов (исполнение "HF") Системы АЭС внутри гермозон; электроустановки в культурных и спортивных сооружениях, школах, больницах и т.п.; электропроводки в офисных помещениях, осна- щенных компьютерной и микропроцессорной тех- никой Не распространяющие горение, с низкой кор- розионной активностью и огнестойкие (исполнение "FR") Системы безопасности АЭС; цепи систем пожарной сигнализации; системы аварийного энергоснабжения; цепи питания установок дымоудаления и при- точной вентиляции; цепи питания электроустановок в больницах, операционных и реанимационных отделениях и т.п. 6. Горючесть характеризует способность материала к горению. Для оценки горючести используется такой показатель, как кислородный индекс (КИ), равный минимальному объе- НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ КАБЕЛЕЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 55 му кислорода в кислородно-азотной смеси, при котором возможно устойчивое горение мате- риала в условиях испытаний. Значения КИ для некоторых материалов кабелей [1] следую- щие: полиэтилен – 18; полиэтилен самозатухающий – 24 - 27; ПВХ пластикат – 24; ПВХ пластикат пониженной горючести, в т. ч.: ППИ 30-30 ППО 30-35 ППВ 28 – – – – 28 - 40; 30; 35; 28; негорючий пластикат марок НГП 30-32 НГП 40-32 – – 32; 32; полиимид – 36; ПВХ (смола) – 45; фторопласты – 30 - 96. Результаты испытаний показали [1], что материалы с КИ ниже 21 являются горючими и непригодны для кабелей с повышенными показателями пожарной безопасности. Для изготовления современных пожаробезопасных кабелей используются негорючие материалы (для оболочки, изоляции и заполнителя – слоя, наносимого по скрученным жи- лам). Такие материалы имеют полимерную основу, наполненную антипиренами (мелкодис- персным гидроксидом алюминия или магния) и содержащую другие ингредиенты (стабили- заторы, адгезионные и технологические добавки). При воздействии пламени на материал, содержащий антипирены, протекает реакция разложения гидратов с выделением воды. Вода, превращаясь в пар, разбавляет горючие газы и сокращает доступ кислорода воздуха к по- верхности полимера. При значительном содержании антипиренов (до 50 - 60 %) достигается снижение горючих газов, выделяющихся в ходе термического разложения материала. Пути снижения горючести кабелей Повышение пожарной безопасности кабелей достигается двумя основными путями – разработкой новых конструктивных решений, в том числе введением дополнительных эле- ментов в конструкцию кабелей, и применением новых трудносгораемых материалов для из- готовления без изменения эксплуатационных характеристик кабелей (рис. 1). Основным тех- ническим подходом к повышению пожарной безопасности кабелей является выбор материа- лов пониженной горючести при конструировании кабелей. Однако, например, для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена (СПЭ) или других горючих изоляционных материалов широко используется введение дополнительных элементов конструкции. Современные трудносгораемые изоляционные и защитные материалы для пожаро- стойких кабелей и их конструкции разрабатываются рядом фирм, среди которых "Промин- вест Пластик" (Украина), ОАО "ВНИИ кабельной промышленности" (Российская Федера- ция), Degussa Huls AG, Alcatel Kabel AG&Co (Германия), Lucent Technology (США) и др. В настоящее время в основном вся отечественная и зарубежная кабельная продукция выпускается с изоляцией из СПЭ и ПВХ пластиката. Такие изоляционные материалы обла- дают достаточно хорошими диэлектрическими характеристиками, однако в целом их свойст- ва значительно различаются (табл. 4 и 5). Приведенные данные показывают, что ПВХ, применяемый в качестве материала для изоляции и оболочки кабелей, имеет преимущество над полиэтиленом по пожаробезопасно- сти и цене. Однако из-за того, что при горении ПВХ выделяются токсичные и коррозионные А. Д. ПОДОЛЬЦЕВ, И. Н. КУЧЕРЯВАЯ, В. П. КАРПУШЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 56 дымы, в кабелях специального назначения (в том числе для АЭС) используются HFFR-мате- риалы, не содержащие галогенов и обладающие высокой огнестойкостью. Таблица 4. Температурные данные для различных материалов изоляции Материал изоляции Длительно допустимая температура, °С Предельно допустимая температура при к.з., °С Полиэтилен 70 130 - 150 СПЭ 90 250 ПВХ 70 160 Таблица 5. Основные преимущества и недостатки кабелей с различными материалами изоляции Материал изоляции Достоинства Недостатки ПВХ нераспространение горения; высокая огнестойкость; хорошие технологические характеристики; стойкость к воздействию солнечной радиации; возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней; низкая цена пониженные диэлектрические ха- рактеристики, увеличенные диэлект- рические потери; чувствительность к влаге; выделение при нагревании токсич- ных и коррозионных веществ СПЭ низкие диэлектрические потери; повышенные токовые нагрузки (высокая пропускная способность); термопластичность; большая стабильность зависимости от температуры фи- зических характеристик по сравнению с ПВХ; низкое водопоглощение, что обеспечивает большую устойчивость к влажной среде; высокая стойкость к химическим и атмосферным воз- действиям; легкость по сравнению с ПВХ, что снижает общую мас- су кабеля; возможность прокладки на трассах с неограниченной разностью уровней; неудовлетворительные противопо- жарные свойства; высокая цена; необходимость дополнительной за- щиты от механического поврежде- ния кабелей Пути достижения улучшенной пожаробезопасности кабелей Разработка новых металлополимерных конст- рукций кабелей: – применение металлических оболочек (алю- миниевых, стальных) и металлических экра- нов; – введение в конструкцию дополнительных элементов, в т. ч.: разделяющих слоев, огнестойких барьеров, огнезащитных покрытий, внутренней экструдированной оболочки; – снижение объема горючих материалов в конструкции Применение новых материалов для изоляции, заполнителя и оболочки кабелей: – разработка новых термопластичных безгалогенных композиций на основе полиолефинов; – применение трудновоспламеняемых компаундов; – использование композиций ПВХ пластиката пони- женной пожароопасности; – использование вместо ПВХ новых HFFR-материалов (не содержащих галогенов, с высокой огнестойкостью); – введение в полимерные материалы технологических добавок, например антипиренов, стабилизаторов, на- полнителей и др. Рис. 1. Основные пути достижения высокой пожарной безопасности кабелей. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ КАБЕЛЕЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 57 простота, удобство и улучшенная экология при монта- же и эксплуатации На сегодняшний день основными материалами, применяемыми в пожаробезопасных кабелях, являются: ПВХ композиции типа НГП (негорючий пластик) в кабелях исполнения "нг"; ПВХ композиции с низким дымогазовыделением в кабелях исполнения "LS" и "нгд"; полимерные композиции, не содержащие галогенов и пониженной горючести (безга- логенные термопластичные или сшитые композиции) в кабелях исполнения "HF"; специальные огнезащитные полимерные материалы в кабелях исполнения "FR". Пожаробезопасные кабели отечественного производства Начиная с 90-х годов прошлого столетия, в условиях необходимости решения про- блемы надежности и безопасности систем электроснабжения Украины, усложняющейся в случае жестких противопожарных требований и условий обязательного обеспечения дли- тельного электропитания в аварийных ситуациях на ответственных энергетических, про- мышленных и гражданских объектах и в особенности на АЭС, ЗАО "Завод "Южкабель" (Харьков) совместно с Институтом электродинамики НАН Украины (Киев) и ДП "Нацио- нальная энергетическая компания "Укрэнерго" проводили комплексные научные, практиче- ские и технологические работы по двум генеральным направлениям в развитии новой ка- бельной продукции: создание нового поколения силовых кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена; разработка и производство пожаробезопасных кабелей. В процессе выполнения работ были решены следующие задачи: усовершенствование существующих и разработка новых конструкций кабельной про- дукции (например, [9 - 12]) с доведением их до уровня мировых требований, в том числе соз- дание новых базовых образцов пожаробезопасных кабелей современного типа (рис. 2); разработка и освоение новых промышленных технологий производства современной кабельной продукции, создание и применение специальных полимерных композиций с мак- симальным использованием отечественной сырьевой базы; разработка и реализация концепции развития и совершенствования кабельной про- дукции для объектов атомной энергетики; разработка отечественной нормативно-технической базы в соответствии с требова- ниями мировых стандартов и норм (например, [13, 14]; внедрение выпускаемой продукции в отечественных отраслях промышленности, раз- витие экспортных поставок, в том числе на АЭС. Результатом решения перечисленных задач явились разработка, освоение про- изводства и поставка пожаробезопасных кабелей нового поколения для реализации про- граммы технического перевооружения, реконструкции и строительства новых блоков АЭС. Показатели пожарной безопасности выпускаемых кабелей соответствуют международным нормам и требованиям (см. табл. 1 и 6). В соответствии с лицензией ЯРБ № 73-ВП-47-10-99 серийно производятся силовые и контрольные кабели повышенной пожаростойкости, в том числе огнестойкого исполнения "FR" для АЭС с применением сшитых безгалогенных полимерных материалов (подтвержденная система качества по ISO-9001). В производстве применяются высококачественные материалы, прошедшие входной контроль, – три- ингостойкие высокочистые изоляционные и полупроводящие композиции сшиваемого полиэтилена и полиэтилена высокой плотности для оболочек с использованием сырья фирмы "Проминвест Пластик" (Украина) на базе ПВХ пластикатов пониженной горючести и пониженной пожароопасности, а также материалов, не содержащих галогенов и не выделяющих при пожаре хлористый водород. Применение таких материалов особенно важно для АЭС, где пожар на одном блоке может привести к выходу из строя всей аппаратуры А. Д. ПОДОЛЬЦЕВ, И. Н. КУЧЕРЯВАЯ, В. П. КАРПУШЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 58 управления на соседних блоках в результате воздействия выделяющихся коррозионно- активных газов. На заводе "Южкабель" создана также серия силовых, контрольных и специальных ти- пов кабелей, предназначенных для эксплуатации в гермозоне АЭС и полностью соответст- вующих современным требованиям пожарной безопасности. Пожароустойчивые свойства освоенных типов кабелей подтверждаются проведением различных как национальных, так и стандартных международных испытаний на созданных заводских установках, в том числе испытаний: на нераспространение горения в пучках в соответствии с МЭК 60332-3 и ДСТУ 4237- 3-22:2004; на огнестойкость в соответствии с МЭК 60331-21; на дымообразование в соответствии с ДСТУ 4367-2; на коррозионную активность продуктов дымогазовыделения и определение количест- ва галогенов по МЭК 60754-1:1994. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 4 5 6 7 9 10 11 a б Рис. 2. Некоторые базовые конструкции пожаробезопасных кабелей в одножильном (а) и трехжильном (б) исполнении, выпускаемых заводом "Южкабель": 1 – токопроводящая жила; 2 – внутренний экструдированный полупроводящий слой; 3 – экструдированная изоляция из сшитого полиэтилена; 4 – внешний экструдированный полупроводящий слой; 5 и 7 – водона- бухающая лента; 6 – медный экран; 8 – алюмополимерная лента; 9 – наружная оболочка из ПВХ пластиката пониженной горючести (в кабелях с индексом "нг") или ПВХ пластиката по- ниженной пожароопасности (в кабелях с индексом "ндг"); 10 – броня из круглой стальной оцинкованной проволоки; 11 – экструдированное полупроводящее заполнение. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ КАБЕЛЕЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 59 Для проведения испытаний была разработана отечественная нормативно-техническая база, полностью гармонизированная с соответствующими требованиями стран СНГ и миро- вых стандартов (МЭК). Таблица 6. Основные характеристики пожаробезопасных кабелей, выпускаемых ЗАО " Завод "Южкабель" Характеристика Значение Номинальное напряжение от 10 до 110 кВ Номинальное сечение токопроводящей жилы до 800 мм2 (одножильный кабель) до 300 мм2 (трехжильный кабель) Номинальная толщина изоляции: из ПВХ пластиката пониженной пожароопасности из СПЭ до 3,2 мм до 2,6 мм Уровень частичных разрядов не более 10 пКл Максимальная допустимая температура жилы с изоля- цией из ПВХ/СПЭ: длительная температура в аварийном режиме в режиме короткого замыкания (продолжитель- ность к.з. не более 4 с) 70/90°С 250/130°С 160/250°С Диапазон рабочих температур для кабелей с наружной оболочкой: из ПВХ пластиката из полиэтилена от –50 до +50 °С от –60 до +50 °С Предельная температура жил кабелей с изоляцией из ПВХ-нгд при коротком замыкании 400 °С Продолжительность работы кабелей в режиме пере- грузки не более 8 ч в сутки и не более 1000 ч за весь срок службы Характеристики используемых ПВХ-материалов для изоляции и оболочки: кислородный индекс массовая доля HCl, выделяющегося при горении не менее 30 - 35 не более 15 % Продолжительность огнестойкости кабелей, в том числе кабелей для АЭС в условиях прямого воз- действия огня не менее 90 мин (согласно МЭК 60331-21) 120 - 180 мин при 700 - 750 °С Прокладка кабелей без предварительного подогрева при температуре окружающего воздуха не ниже –15 °С Кабели сертифицированы в системе УкрСЕПРО и в системе сертификации ГОСТ Р (Россия) с привлечением испытательной базы ОАО "ВНИИКП" (Москва, РФ) и НИИВН (Славянск, Украина), что позволяет поставлять их в страны СНГ и дальнего зарубежья. Проводятся сертификационные испытания кабелей, прокладываемых в гермозоне АЭС, в том числе: оценка радиационной стойкости; испытание на нераспространение горе- ния; проверка работоспособности в аварийных режимах; проверка дымогазовыделения про- дуктов горения. Индексы в маркировке пожаробезопасных кабелей, выпускаемых заводом "Южка- бель" для поставок на внутренний рынок и на экспорт, следующие: нг - кабели, не распространяющие горение; нгд - кабели, не распространяющие горение и с низким выделением дыма и коррози- онно-активных газов при горении; HF - кабели, не выделяющие коррозионные и токсичные продукты при горении; А. Д. ПОДОЛЬЦЕВ, И. Н. КУЧЕРЯВАЯ, В. П. КАРПУШЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 60 FR - огнестойкие кабели. Завод "Южкабель" получил сертификат пожарной безопасности кабельной продукции в России и выполняет заказы, поставляя на АЭС Российской Федерации огнестойкие кабели напряжением от 10 до 110 кВ. Кабельная продукция с пожароустойчивыми свойствами экс- портируется также в десятки других стран мира. Среди наиболее крупных экспортных по- ставок – кабели на Игналинскую АЭС в Литву и огнестойкие кабели на АЭС в г. Бушер (Иран). В заключение отметим следующее: в Украине на ЗАО "Завод "Южкабель" освоено перспективное промышленное произ- водство нового поколения пожаробезопасных кабелей на основе ПВХ композиций с низким дымогазовыделением; осуществлены новые отечественные разработки в области создания силовых и кон- трольных кабелей, разработана номенклатура и согласованы области применения кабелей на объектах атомной энергетики; освоено производство кабелей на основе полимерных композиций, не содержащих га- логенов, предназначенных для систем АЭС, расположенных в гермозонах; созданы огнестойкие кабели для систем безопасности АЭС; развитое промышленное производство пожаробезопасных кабелей современного типа позволило не только отказаться от импортируемой в Украину продукции аналогичного на- значения зарубежного производства, но и осуществлять экспортные поставки в десятки стран. По вопросам приобретения кабельно-проводниковой продукции для АЭС просьба об- ращаться по адресу: г. Харьков, ул. Автогенная, 7, тел. (0572) 9390 60, 9467 12; e-mail: market@yuzhcable.com.ua; дополнительная информация в Интернете – www.yuzhcable.com.ua СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Макаров Е.Ф. Справочник по электрическим сетям 0,4–35 кВ и 110–1150 кВ / Под ред. И. Т. Го- рюнова, А. А. Любимова. – Т. 3. – М.: Папирус-Про, 2004. – 688 с. 2. Силовые кабели среднего и высокого напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена / ЗАО "Южкабель", Харьков, Украина. – Каталог, вып. № 5. – 43 c. 3. www.yuzhcable.com.ua 4. www.procable.com.ua 5. http://ruscable.ru/doc/analytic/ 6. Каменский М.К., Образцов Ю.В., Фрик А.А. Новое поколение электрических кабелей с улучшен- ными показателями пожарной безопасности – www.ruscable.ru/doc/ analytic/statya-092.html 7. Пешков И.Б., Уваров Е.И. Производство кабелей и проводов энергетического назначения (пер- спективы и направления) // Кабели и провода. – 2001. – № 3. 8. Образцов Ю.Б., Фрик А.А., Сливов А.А. Силовые кабели среднего напряжения с изоляцией из сшитого полиэтилена. Факторы качества // Кабели и провода. – 2005. – № 1. 9. Деклараційний патент України на винахід № 59167 А, МПК 7Н01В7/29. Кабель вогнестійкий / В. М. Золотарьов, В. П. Карпушенко, М. П. Чувурін, Ю. А. Антонець, О. А. Науменко. - Заявлено 29.04.03, опубл. 15.08.03. - Бюл. № 8. 10. Деклараційний патент України на винахід № 60284 А, МПК 7Н01В9/02. Кабель силовий пожежо- безпечний / В. М. Золотарьов, В. П. Карпушенко, М. П. Чувурін, Ю. А. Антонець, О. А. Наумен- ко. - Заявлено 30.07.03, опубл. 15.09.03. - Бюл. № 9. 11. Деклараційний патент України на корисну модель № 2882 А, МПК 7Н01В7/42. Електричний кабель з низьким газодимовиділенням / В. М. Золотарьов, В. П. Карпушенко, М. П. Чувурін, Ю. А. Антонець, О. А. Науменко. - Заявлено 08.07.04, опубл. 16.08.04. - Бюл. № 8. 12. Деклараційний патент України на корисну модель № 7383 А, МПК 7Н01В7/295. Вогнестійкий електричний кабель / В. М. Золотарьов, В. П. Карпушенко, М. П. Чувурін, Ю. А. Антонець, О. А. Науменко. Заявлено 07.12.04, опубл. 15.06.05. - Бюл. № 6. НОВОЕ ПОКОЛЕНИЕ ПОЖАРОБЕЗОПАСНЫХ КАБЕЛЕЙ ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 61 13. ТУ У 31.3-00214534-018:2003. Кабели силовые и контрольные в оболочке из поливинилхлорид- ного пластиката, не распространяющие горение. 14. ТУ У 31.3-00214534-055:2006. Кабели силовые и контрольные с пластмассовой изоляцией, огне- стойкие, не распространяющие горение, с низким дымо- и газовыделением (исполнение "нгд- FR", аналог российских кабелей исполнения "нг-FRLS"). Надійшла до редакції 16.07.07 ДО ЧИТАЧІВ НАУКОВО-ТЕХНІЧНОГО ЗБІРНИКА “ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ” Інститут проблем безпеки АЕС НАН України публікацією статті “Нове покоління пожежобезпечних кабелів для атомних електростанцій”, підготовленої колективом авторів – О. Д. Подольцев, І. М. Кучерява та В. П. Карпушенко, проводить громадське обговорення робіт, допущених Комітетом з Державних премій України в галузі науки і техніки до участі в конкурсі на здобуття Державної премії України в галузі науки і техніки 2007 р. Відповідно до повідомлення газети “Урядовий кур’єр” № 111(3524) від 23 червня 2007 р. до участі в конкурсі допущено роботу “Розробка та впровадження в серійне вироб- ництво вітчизняної високовольтної кабельно-провідникової продукції на напругу до 110 кВ, що забезпечує підвищення надійності та безпеки систем електропостачання”, яка пред- ставлена Інститутом електродинаміки НАН України (Київ), автори В. М. Золотарьов, А. Ф. Жаркін, О. Д. Подольцев, І. М. Кучерява, Г. І. Гримуд, В. П. Карпушенко, Ю. П. Антонець, Л. Г. Василець, О. Ф. Кривенко. Робота виконана у співавторстві із ЗАТ “Завод “Південкабель” (Харків) та Державним підприємством “Національна енергетична компанія “Укренерго” (Київ). Комплекс проведених науково-технічних досліджень, конструкторсько-технологічних розробок та масштабних організаційних заходів дали змогу створити й організувати вироб- ництво та впровадити в енергосистеми високонадійну, безпечну та екологічну кабельно- провідникову продукцію на напругу до 110 кВ, а також вирішити важливу державну проб- лему – забезпечення електромереж силовими кабелями енергетичного, промислового та громадського призначення за усією необхідною номенклатурою (для експлуатації на АЕС, енергонасичених підприємствах металургійної, хімічної, нафтопереробної промисловості, вугільних шахтах, метрополітені, висотних спорудах, аеропортах тощо), у тому числі поже- жобезпечних кабелів та самоутримних ізольованих проводів для ліній електропередач. Забез- печено промислове виробництво та широкомасштабне впровадження створеної продукції в енергетичному секторі України – на АЕС в Україні та за кордоном, на Алчевському та Маріупольському металургійних комбінатах, шахтах Донецька, Київському метрополітені, підприємствах хімічної та нафтопереробної галузей. За всіма технічними показниками нова кабельно-провідникова продукція не поступа- ється кращим зарубіжним аналогам. Організація власного кабельного виробництва в Україні дає змогу відмовитися від імпортування аналогічної продукції та експортувати її в країни СНД та далеке зарубіжжя. За даними 2006 р. понад 35 % продукції ЗАТ “Завод “Південкабель” спрямовано на експорт. Досягнутий економічний ефект від впровадження в Україні високовольтної кабельно- провідникової продукції за 2003 - 2006 рр. становить 495 млн грн. Усе вищезазначене дозволило Комітету з Державних премій України в галузі науки і техніки підтримати дану роботу та вважати, що вона заслуговує на присудження Державної премії України в галузі науки і техніки 2007 р. Редакція журналу, члени вченої ради Інституту проблем безпеки АЕС звертаються до читачів з пропозицією взяти участь в обговоренні роботи та висловити їй свою підтримку. Відгуки та зауваження, а також матеріали громадського обговорення роботи просимо над- силати за адресою: 03680, м. Київ-150, вул. Горького, 51, Комітет з Державних премій України в галузі науки і техніки. А. Д. ПОДОЛЬЦЕВ, И. Н. КУЧЕРЯВАЯ, В. П. КАРПУШЕНКО ________________________________________________________________________________________________________________________ ПРОБЛЕМИ БЕЗПЕКИ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ І ЧОРНОБИЛЯ ВИП. 8 2007 62 Член ученої ради Інституту проблем безпеки АЕС НАН України, завідуючий відділом, член-кор. НАН України Н. М. Фіалко 22 НОВЕ ПОКОЛІННЯ ПОЖЕЖОБЕЗПЕЧНИХ КАБЕЛІВ ДЛЯ АТОМНИХ ЕЛЕКТРОСТАНЦІЙ О. Д. Подольцев, І. М. Кучерява, В. П. Карпушенко Наведено класифікацію, основні показники та шляхи досягнення пожежної безпеки сучасних кабелів. Проаналізовано два основних технічних підходи до забезпечення високої пожежостійкості кабелів – удосконалення їх металополімерних конструкцій та використання нових матеріалів ізоляції, оболонки та заповнювача кабелів. Представлено нові пожежобезпечні кабелі вітчизняного виробниц- тва, створені фахівцями ЗАТ "Завод "Південкабель", Інституту електродинаміки НАН України та ДП НЕК "Укренерго", зокрема силові та контрольні кабелі, призначені для використання на АЕС. Украї- нська кабельна продукція відповідає світовим стандартам якості за всіма показниками пожежної без- пеки, завдяки чому вона знаходить попит на внутрішньому ринку та в десятках країн світу. 22 NEW-GENERATION FIRE-SAFETY CABLES FOR NUCLER POWER PLA NTS A. D. Podoltsev, I. N. Kucheryavaya, V. P. Karpushenko This article gives the classification, main indices and ways for reaching the fire safety of up-to-date cables. The two basic technical approaches to providing the high cable fire-resistance are analyzed, among them are improving the metal-polymeric cable construction and using the new materials for the cable insula- tion, sheath and filler. The new fire-safety cables for nuclear power plants designed and produced in our country by common efforts of Private Joint-Stock Company "Yuzhcable Works", Institute of Electrodynam- ics and National Power Company ''Ukrenergo" are presented. The Ukrainian cable products are in com- pliance with world standards regarding fire-safety and in great demand domestically and in tens of foreign countries.

Новое поколение пожаробезопасных кабелей для атомных электростанций

Institution

Ähnliche Einträge