Korkean lämpötilan kestävät kaapelituotteet

Kokeneet kirjoittajat eivät ole vielä tarkistaneet sivun nykyistä versiota, ja se voi poiketa merkittävästi 22. maaliskuuta 2014 tarkistetusta versiosta . tarkastukset vaativat 300 muokkausta .

Korkean lämpötilan kestävät kaapelituotteet  ovat kaapeleita ja johtoja, joiden johtavat sydämet ja eristys pystyvät suorittamaan tehtävänsä riittävän korkealla tasolla pitkäaikaisessa monimutkaisessa altistumisessa korkeille lämpötiloille, mekaanisille kuormituksille ja muille tekijöille. [1] :5 Neuvostoliitossa sähköeristysmateriaalien alalla kehittyneessä terminologiassa käytetään erilaisia ​​termejä: korkea lämmönkestävä, lämmönkestävä, lämmönkestävä, lämmönkestävä jne. Ero terminologia johtui materiaalien kuulumisesta eri osastoon ja yleisen käsitteiden yhtenäisyyden puutteesta. [2] :266

Korkean lämpötilan vaikutuksesta johtuva eristysvika liittyy yleensä asteittaiseen tuhoutumiseen ajan myötä, ei äkilliseen rikkoutumiseen jossain kriittisessä lämpötilassa. Sähkökatko tapahtuu eristyksen mekaanisen lujuuden menettämisen seurauksena. Ilman mekaanisia vaikutuksia hapettuneet ja hauraat eristysrakenteet voivat toimia vuosia. [3] :19

Työskentele korkeissa lämpötiloissa

Nykyaikaisten teknologioiden kehitys aiheuttaa usein ankaria käyttöolosuhteita johtimille ja kaapeleille, kun niitä käytetään sähkön ja signaalien välittämiseen antureista, signaaleja ohjausjärjestelmien toimilaitteille. Joissakin tapauksissa yksi kaapelin päävaatimuksista on palonkestävyys, mikä varmistaa paloturvallisuuden. Kaapelit voivat itsessään olla lämpöantureita, joilla on korkea lämmönkestävyys ja luotettavuus. Tällaisia ​​kaapeleita käytetään ydinvoimareaktoreissa, suihkumoottoreissa, tehokkaissa generaattoreissa ja muissa laitteissa. [4] :3

Kaapelin läpi kulkeva sähkövirta tuottaa lämpöä. Useimmat kaapelit on suunniteltu käytettäviksi, joissa kaapelin sydämen lämpötila on korkeampi kuin ympäristön lämpötila. [5] :113 Jos eristeeseen vastaanotettu lämmön määrä on suurempi kuin haihtunut määrä, eristeen lämpö hajoaa. Kohonneet ympäristön lämpötilat voivat edistää lämmön karkaamista. [5] :104

Sähkökoneiden ja -laitteiden kehitys 1800-luvun lopulla vaati lämmönkestäviä sähköeristysmateriaaleja. Lämmönkestävyyden parantamiseksi luotiin kyllästyskoostumuksia ja pinnoitteita, komposiittimateriaaleja. Kiilleä käytettiin sähkömoottorin kollektorilevyjen eristämiseen. 1890-luvun alussa kiillepohjaan luotiin uusia materiaaleja: mikaniitti, mikalenta, mikafolium. [6]

Eristyksen lämmönkestävyys on erityisen tärkeä paitsi äärimmäisissä olosuhteissa toimiville kaapeleille, myös yleiskäyttöisille kaapeleille, koska käyttölämpötilan ylärajan nousu mahdollistaa kaapelin mittojen ja painon pienentämisen. . [7] Yleiseen käyttöön tarkoitettujen voimakaapeleiden eristyksen sallittu lämmityslämpötila eristystyypistä riippuen jatkuvassa käytössä 70–90 °C, lyhytaikaisesti verkon hätätilanteessa 80–130 °C , oikosulkulle ja aktivoituneelle suojalle 125–250 °C. [8] :20 Lämmönkestävät ja lämmityskaapelit on suunniteltu kestämään jopa 1000 °C:n ympäristön lämpötiloja. [9] :187

Laitteiden käämeissä käytetään lämmönkestäviä käämilankoja, joiden käyttölämpötila on enintään 200 ° C; korkeissa lämpötiloissa toimivien laitteiden käämeissä käytetään lämmönkestäviä käämilankoja, joiden käyttölämpötila on enintään 700 ° C. [9] :54

Asennus- ja virtajohdot , joita käytetään virranjakelussa teho- ja valaistusasennuksissa, sähkökoneiden joustavina lähtöpäinä, silikonieristettä käytettäessä, toimivat jopa 180 °C:n lämpötiloissa. [9] :23

Pakkojäähdytys

Sähkölaitteissa on yleensä luonnollinen ilmajäähdytys. Tämä johtuu siitä, että useimmissa yleiseen teolliseen käyttöön tarkoitettujen laitteiden energiahäviöt ovat pieniä ja luonnollinen ilmajäähdytys riittää normaaleissa olosuhteissa. Useimmat sähkökoneet käyttävät keinotekoista jäähdytystä . Se voi olla ilmanvaihtojärjestelmä; suurille turbogeneraattoreille - vetyjäähdytys; raskaille koneille - vesijäähdytys , jossa vesi virtaa käämin onttojen johtimien läpi. [10] :5

Nestemäisiä ja kaasumaisia ​​eristeitä voidaan käyttää sähkölaitteiden jäähdyttämiseen.

Neste:

  • sähköä eristävä (erityisesti muuntaja ) öljy - vapaalla konvektiolla energian poisto lisääntyy 25-30 kertaa ilmaan verrattuna;
  • sovol;
  • fluorihiilivetynesteet;
  • orgaanisiin piiyhdisteisiin perustuvat dielektriset aineet. [yksitoista]

Kaasumainen:

Sähkön syöttämiseen teräskaappiuuneissa ja muun tyyppisissä sähköuuneissa käytetään vesijäähdytteisiä tehokaapeleita [12] .

Mahdollisuudet lisätä kaapelilinjojen kautta siirrettyä tehoa käyttöjännitettä nostamalla ovat rajalliset. Lähetystehoa on mahdollista lisätä lisäämällä nykyistä kuormaa. Suurjännitekaapeleissa käytettäviksi lämmönkestäviä eristemateriaaleja ei käytännössä ole. Merkittävä vaikutus saadaan aikaan parantamalla lämmönpoistoa kaapeleista pakkojäähdytyksellä. [13] :90

Sisäisissä jäähdytysjärjestelmissä jäähdytysaine on kaapelin sisällä. Ensimmäinen sisäisellä jäähdytyksellä varustettu kaapelilinja otettiin käyttöön vuonna 1958 Isossa-Britanniassa. Sitä käytettiin synkrofasotronin virityskäämeissä, sen jännite oli 8,5 kV, virta 1130 A ja kuparijohtimen poikkileikkaus 323 mm². [13] :91

Pintajäähdytysjärjestelmissä jäähdytysaine on suorassa kosketuksessa kaapelin pintaan. On monia tapoja toteuttaa tämä periaate. Kaapelit voidaan sijoittaa putkiin, joissa on virtaava vesi, avoimeen tarjottimeen, jossa virtaava vesi. Lohkoiksi vedetyt kaapelit voidaan jäähdyttää pakotetulla ilmavirralla. Kaapeleiden ulkopinta voidaan jäähdyttää öljyllä. [13] :94 Vuonna 1965 Volzhskajan HEPP :llä otettiin käyttöön 500 kV:n kaapelilinja, jonka kapasiteetti oli 405 MVA, ja pakotettiin öljyn kierto putkeen, jossa oli kaapeli. Kuumentunut öljy jäähdytettiin lämmönvaihtimessa ja palautettiin paluuputken kautta. Siiman pituus oli 300 m. [13] :77

Ulkoisissa (epäsuorassa) jäähdytysjärjestelmissä putkisto jäähdytysnesteellä asetetaan kaapeleiden viereen: maahan, lohkon vapaisiin kennoihin, kanavaan tai tunneliin. Tunneleissa ja kanavissa on mahdollista yhdistää pintailmajäähdytykseen. [13] :96

Tulipalon sattuessa

Kaapeleita ja johtoja, jotka pysyvät toimintakunnossa, kun ne altistetaan liekille tietyn ajan, kutsutaan tulenkestäväksi tai tulenkestäväksi. [neljätoista]

Ensimmäistä kertaa Venäjällä kaapelituotteiden palonkestävyyden (palonkestävyyden) pakolliset vaatimukset kaapelituotteiden sertifioinnin aikana määrättiin NPB 248-97 "Sähkökaapelit ja johdot. Palovaaran ilmaisimet. Testausmenetelmät" ja kaapelilinjoille - NPB 242-97 "Sähkökaapelilinjojen palovaaran luokitus ja menetelmät". Samaan aikaan kaapeleiden ja kaapelilinjojen palonkestävyydelle ei ollut asetettu vaatimuksia tietyissä tiloissa. Vaatimukset kaapelituotteiden käytölle toimitiloissa ilmestyivät vuonna 2008 ja kaapelilinjojen - vuonna 2012 "Palojen turvallisuusvaatimusten teknisiin määräyksiin". [viisitoista]

Kokeellisissa tutkimuksissa todettiin, että epäonnistumisen syyt olivat:

  • kaapelituotteiden lämpövauriot (palaminen, kaapelisydänten oikosulku), kaapelisydänten murtuminen muodonmuutoksesta, joka johtuu niiden kantokyvyn menetyksestä kuumentamisen vuoksi;
  • kaapelin mekaaninen rikkoutuminen kaapelinkuljetusjärjestelmän tuhoutumisen aikana;
  • oikosulku kaapelin kantojärjestelmään sen kantokyvyn menettämisen (tuhoamisen) tai muodonmuutoksen vuoksi. [16]

Kun lämpötila saavutetaan 500–900 °C, muodonmuutos tapahtuu ilman teräksen tukirakenteen tuhoutumista. Tässä vaiheessa kupariydin on jo menettänyt kantokykynsä ja kaapeli on vaurioitunut. [16]

Sähköjohdotuksen tai kaapelilinjan palonkestävyys voidaan saavuttaa useilla tavoilla:

  • palonkestävien kaapelien käyttö;
  • ei-palonkestävien kaapelien asettaminen muovattujen sähköasennustuotteiden sisään, jotka tarjoavat palonkestävyyden (laatikoissa, putkissa jne.);
  • kaapelien upottaminen palonkestäviin rakennusrakenteisiin;
  • käyttämällä paloa hidastavia koteloita tai käärimällä kaapelit palonestoteipillä. [viisitoista]

Palonkestävän kaapelin kiinnittämiseen tarkoitettujen rakenteiden valmistajat käyttävät laajasti termiä "palonkestävä kaapelilinja". Tämä termi puuttuu Venäjän säädösasiakirjoista. Venäläisten standardien kehittäjät käyttävät tieteellisissä artikkeleissa termiä "avoin johdotus, jolle asetetaan palonkestävyys". [16]

Kokeilut

Kaapelit ja johdot (riippuen suunnittelusta) voivat olla sekä lämmönkestäviä että tulenkestäviä tai lämmönkestäviä ja tulenkestäviä tai ei mitään näistä ominaisuuksista. Paloa hidastavia tai paloa hidastavia kaapeleita kutsutaan joskus virheellisesti palonestoaineiksi [17] .

Lämmönkestävyys

Toisin kuin palonkestävyyttä, uusien materiaalien lämmönkestävyyttä on mahdotonta testata suoraan, joiden käyttöikä on 10-30. Siksi on kehitetty menetelmiä eristeen lämmönkestävyyden nopeutettuun määritykseen. Eristeen käyttöiän logaritmin ja käyttölämpötilaan kääntäen verrannollisen arvon välillä on lineaarinen suhde. Kun useiden kokeiden avulla on saatu suora viiva, parametrit voidaan ekstrapoloida muihin lämpötiloihin ja käyttöikään erittäin tarkasti. Eristyksen lämmönkestävyysluokka määritetään 20 tuhannen tunnin resurssin perusteella. [kahdeksantoista]

Pitkäaikaiselle lämmönkestävyydelle on ominaista lämpötila, jossa tuote toimii voimalaitoksissa 20-30 vuotta ja radio- ja elektroniikkalaitteissa - 10 tuhatta tuntia. [19] :138 GOST 8865-70:n mukaan eristys- ja kaapelituotteet voidaan luokitella seuraavasti:

  • Y - 90 °C;
  • A - 105 °C;
  • E - 120 °C;
  • B - 130 °C;
  • F - 155 °C;
  • H - 180 °C;
  • 200 - 200 °C;
  • 220 - 220 °C;
  • 250-250 °C ja sen jälkeen 25 °C välein. [19] :139

Lyhytaikaiselle lämmönkestävyydelle on ominaista lämpötila, jossa tuote voi toimia tarkasti määritellyissä olosuhteissa rajoitetun ajan. [19] :138

Todellinen palonkestävyys

Kaapelituotteiden palonkestävyyden testaamiseen on kaksi järjestelmää. Ensimmäisen puitteissa testataan yksittäisiä kaapeleita, toisessa kaapelit ja johdot yhdessä kiinnikkeiden, kanavien, putkien, rakennus- ja kaapelirakenteiden kanssa.

Yksittäisten kaapeleiden palonkestävyyttä on testattu eri menetelmillä jo pitkään. Vuonna 1977 G. I. Smelkolov, I. F. Poedintsev ja B. I. Kasholkin jättivät hakemuksen keksinnöstä "Lämmitysuuni kaapeleiden palonkestävyyden testaamiseen". [kaksikymmentä]

Kaapelin tai johdon merkki Palonkestoaika syöttöjännitteellä
Z6 V 300 V Ei kerrottu lähteessä 5 kV
KPSVVng(A)-LS 1х2х0,5 mm² 50 s 28 s
KPSVEVng(A)-LS 1х2х0,5 mm² 32 s 24 s
KPSVEVng(A)-LS 1х2х1,5 mm² 60 s 39 s [21]
APV 1x6 mm² muoviputkessa, jonka halkaisija on 25 mm 201,67 s
APV 1x16 mm² muoviputkessa, jonka halkaisija on 32 mm 239,00 s
APV 1x35 mm² muoviputkessa, jonka halkaisija on 50 mm 270.00 s
AVVG 3x35+1x25 mm² 240,00 s [22]
KPOBVng 7×2,5 mm² metallilaatikossa ilman palosuojausta 12,0 min
KPOEVng 14×2,5 mm² metallilaatikossa ilman palosuojausta 15,2 min
PvBVng 3×50 + 1×25 mm² metallilaatikossa ilman palosuojausta 22,3 minuuttia [23]
KGESHV 3×35+1×10+3×2,5 mm² Menetelmä kaapeleiden testaamiseksi liekin etenemisen estämiseksi, kun jännite syötetään eristyksen ohjauslaitteen kautta 37,7 min
KGEBUSHV 3×50+1×10+3×2,5 mm² 62,2 min
KGESHuS-PB 6×25+3×3,5+4×2,5 mm² 44,4 minuuttia [24]
AABnlG 3×95 mm² (6 kV) 24 min
AAShv 1×120 mm² (35 kV) 7,4 min
AAShv 3×35 mm² (1 kV) 3,5 min
PVC 1×240 mm² (6 kV) 4 min
PVC 3×10 mm² (1 kV) 2,6 min
AASHPS10 3×95 mm² (10 kV) 10,3 min
KVVGng 4 × 1,5 mm² (660 V) 2,1 [25] ;2,2 [26] ; 4,1 [27] min
KVVGng 37 × 1,5 mm² (660 V) [27] 11 min
KVVBG 37 × 2,5 mm² (660 V) 7,6 min
KPOSG 7 × 1,5 mm² (660 V) 4 min
KVVBbG 37 × 2,5 mm² (660 V) 2 minuuttia [28]

Yleisen teollisen muotoilun sähkökaapeleiden lämpötilaraja, joka on lokeroissa, on Yhdysvalloissa 182 ° C, Saksassa - 120 ° C. Ukrainalaisten vuonna 2007 tehtyjen kokeiden mukaan metallilaatikoissa ilman palosuojausta makaavien kaapeleiden nopealla kuumennusnopeudella rajalämpötila on 400 °C. Kanaville, joissa on palosuojaus, jonka seurauksena kaapelit lämpenevät hitaammin - 190 ° C [23] .

Kun kaapelikanavia testataan UL 1724 -standardin mukaisesti, sisälämpötila ei saa olla yli 120 °C keskimäärin ja 160 °C missään kaapelin kohdassa [29] .

Saksassa kaapelit, jotka ovat läpäisseet standarditukirakenteen testit, voidaan asentaa ilman lisätestejä minkään valmistajan vakiotukirakenteisiin. Jos kaapelin kiinnitystä ei ole standardissa määrätty, testitulokset koskevat vain testattua kaapelin ja tukirakenteen yhdistelmää [30] .

Merkintä:

  • FE (esim. FE180) - kaapelin eristysominaisuuksien ja toimintatoimintojen ylläpitäminen;
  • E (esim. E90) - kaapelijärjestelmien toimintatoimintojen ylläpito [31] .

Järjestelmät on jaettu luokkiin E30, E60, E90 riippuen ajasta, jonka aikana se säilyttää kykynsä toimia normaalisti - vastaavasti 30, 60 ja 90 minuuttia. Luokkaan E30 vaaditaan kaikki palohälytysjärjestelmien kaapelijärjestelmät, hätävalaistus, palohälytysjärjestelmät ja luonnolliset savunpoistojärjestelmät. Luokkaan E90 vaaditaan kaapelisähköjärjestelmät palonsammutusjärjestelmien pumppuille, palokunnan hissit, sairaaloiden tavarahissit, savunpoistojärjestelmät mekaanisella stimulaatiolla [32] .

Isossa-Britanniassa palonkestävät kaapelit jaetaan kahteen luokkaan: Standard (standardi) ja Enhanced (lisätty). Vakio - 30 minuutin paloluokitus, Enhanced - 120 minuutin paloluokitus. Enhanced-version kaapelit on suunniteltu käytettäväksi yli 30 m korkeissa rakennuksissa ja muissa julkisissa rakennuksissa, joissa on suuri määrä evakuointivyöhykkeitä (neljä tai enemmän), joissa ihmiset voivat oleskella huomattavan pitkän ajan. Testauksen aikana kaapelinäytteet altistetaan liekille, iskuille ja vedelle [33] .

Johdinmateriaalit

Korkeissa lämpötiloissa riittämätön lämmönkestävyys ilmenee paitsi eristyksessä myös johtimissa. Eristysmateriaalin ja johtimien välillä on vuorovaikutusta [1] :6 . Toiminnassa 1000 °C:n lämpötilassa johtimissa käytetään kultaa ja platinaa, 1100-1200 °C lämpötiloissa - rodium [1] :183 . 400-500 °C lämpötiloissa johtimissa käytetään nikkelillä päällystettyä kuparia (esim. PEZHB-lanka), 600 °C:ssa nikkeliä (PNZH-lanka), 600-700 °C:ssa - nikkelillä päällystettyä hopeaa (PEZHB- 700 lanka) [ 1] :184 .

Eristysmateriaalit

Kaapeleiden ja johtojen erottuva piirre on joustavuus. [34] Polymeerimateriaaleja käytetään kaapelituotteiden eristeenä ja vaippana. Ne ovat joustavia, mutta useimmat eivät kestä yli 150 °C:n lämpötiloja. [35] :4 Kiteiset materiaalit kestävät usein korkeita lämpötiloja, mutta niiltä puuttuu joustavuus ja joustavuus. [35] :3 Kiille , keramiikka , lasi ja muut korkeissa lämpötiloissa toimivat materiaalit ovat olleet tunnettuja jo pitkään ja niitä käytetään laajalti erilaisten sähkötekniikan, elektroniikan ja radiolaitteiden asennusosien valmistukseen. Kuitenkin moottoreiden, muuntajien ja muiden sähkölaitteiden eristeiden valmistus on mahdotonta vain niistä [1] :5 .

On olemassa yleinen fysikaalinen ja kemiallinen laki, jonka mukaan jokainen ylimääräinen 8 °C kuumennus nopeuttaa fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja 2 kertaa. Suhteessa eristeen suhteelliseen kulumiseen tämä tarkoittaa, että jokainen ylimääräinen 8 °C lämmitys nopeuttaa eristeen ikääntymistä (lyhentää käyttöikää) kaksinkertaisesti [36] . Pitkään ja vakaasti korkeissa lämpötiloissa voivat toimia vain ne sähköeristysmateriaalit, joissa kemiallisia ja rakenteellisia muutoksia tapahtuu merkittävästi korkeammissa lämpötiloissa kuin eristeen käyttölämpötila [1] :253 .

Orgaaniset polymeerit

Suurin osa käytetyistä kaapeleista on polymeerieristettyjä. Polymeereille käytetään termejä "lämmönkestävyys" ja "lämmönkestävyys". Termi lämmönkestävyys liittyy fysikaalisiin tekijöihin: sulamispiste ja lasittumislämpötila. Lyhytaikaisessa lämpöaltistuksessa ominaisuudet määräytyvät usein yksinomaan fysikaalisten tekijöiden perusteella. Termi lämpöstabiilisuus liittyy kemiallisiin tekijöihin: kestävyys lämpöä, lämpöhapettavaa ja hydrolyyttistä hajoamista vastaan. Pitkäaikaisessa lämmölle altistumisessa kemialliset tekijät ovat ratkaisevia. [37] :27

Muutokset polymeerien kemiallisessa rakenteessa voivat liittyä sekä hajoamiseen että strukturoitumiseen, pääsääntöisesti molemmat prosessit tapahtuvat samanaikaisesti. Kemiallisten muutosten luonne määrää suuremmalla nopeudella etenevän prosessin. Polymeerien fysikaalisten ja kemiallisten muutosten välillä kuumennuksen aikana ei ole suoraa yhteyttä. Monilla polymeereillä (kuten polyeteenillä) pehmeneminen tapahtuu paljon alhaisemmassa lämpötilassa kuin lämmönkestävyyden menetys. [38]

Useimpien polymeerien ylempi pitkäaikainen lämpötila on alle 100 °C, joidenkin teknisten muovien osalta se on 150 °C. Sähköteollisuuden edistys johtaa vastusten, kondensaattorien ja sähkömoottoreiden pienentämiseen samalla kun niiden teho säilyy. Seurauksena on käyttölämpötilojen nousu. Sähköeristyspolymeerien, kalvojen, kytkinosien ja koteloiden pitkäaikaisten käyttölämpötilojen tulee olla yli 200 °C. [37] :22

Pehmeä PVC tai kaapeliseos on yleinen materiaali kaapelin eristykseen. Tämä materiaali sisältää 50% erilaisia ​​lisäaineita (pehmittimiä jne.), jotka muuttavat suuresti PVC:n palavia ominaisuuksia. Pehmittimet alkavat haihtua jo 200 °C:n lämpötilassa ja syttyvät [39] .

Kun kiinteä PVC altistuu liekille , tapahtuu seuraavia prosesseja:

  • 80 ° C - materiaalin pehmeneminen alkaa;
  • 100 °C - vetykloridin muodostuminen alkaa;
  • 160 °C - noin 50 % vetykloridista vapautuu kaasuna;
  • 210 ° C - PVC sulaa;
  • 300 °C - noin 85 % vetykloridista vapautuu kaasuna;
  • 350-400 °C - polyvinyylikloridimolekyylin "hiilirunko" syttyy [39] .
Mica

Kiille  on epäorgaanisia kiteitä, joilla on hilseilevä muoto. Kiteiset levyt ovat 5-50 µm paksuja. Sulamispiste 1200-1300 °C. 900 °C:n lämpötilassa tapahtuu turpoamista, materiaali delaminoituu ja menettää kiinteyttä. Luonnollista kiilleä käytetään harvoin sähköeristeenä. Kiillejauhetta ja sideaineilla kyllästettyä kiillepaperia käytetään laajalti. Sideaineet määrittävät eristeen käyttölämpötilan. [40] :97

Sideaineet kyllästämiseen:

  • matala lämpötila: öljy-bitumilakka, öljy-glyftaalilakka, kumi - käyttölämpötila 120-200 ° C;
  • matala lämpötila: organopiilakka - käyttölämpötila 400-500 °C;
  • korkea lämpötila: fosforihappo tai lasi - käyttölämpötila jopa 800 °C. [40] :98

Kiille on kiillepapereihin perustuva materiaali; murskattu ja puristettu ilman kiillesideainetta. [40] :98 . Kiillepaperia saadaan liimaamalla käsiteltyä kiillejätettä. [40] :98

Mineraali

Mineraalieristeisten kaapelien tuotanto hallittiin ensimmäisen kerran vuonna 1934 Ranskassa. Yksi sovellusalue oli Louvren valaistus . Toiminta museossa osoitti niiden korkeaa luotettavuutta ja täydellistä paloturvallisuutta. Vuodesta 1937 lähtien kaapeleita on valmistettu Englannissa, Japanissa ja Kanadassa pääasiallisena käyttöalueena öljytankkerit. Vuonna 1946 tällaisten kaapeleiden valmistus aloitettiin Yhdysvalloissa. Hieman myöhemmin tällaisten kaapeleiden tuotanto hallittiin Itävallassa, Australiassa, Italiassa ja Saksassa. Neuvostoliiton teollisuus aloitti tuotannon vuonna 1951. [41] :4

Kaapeleiden käyttöikä korkeissa lämpötiloissa määräytyy metallivaipan hapettumisenkestävyyden mukaan. 250°C:ssa kuparivaippa kutistuu 0,25 mm sadoissa vuosissa, kun taas 800°C:ssa tämä tapahtuu 26 tunnissa [41] :54 . Tulipalon sattuessa kaapelit säilyttävät suorituskykynsä kuparin sulamispisteeseen (1083 °C) asti [41] :26 . Tunnetaan tapaus, jossa laivassa syttyneen tulipalon aikana mineraalieristetyt kaapelit antoivat virtaa kaikille laivan laitteille pitkäksi aikaa huolimatta siitä, että ne kulkivat palovyöhykkeen läpi [41] :6 .

Yksi tai useampi johtava johto sijaitsee metalliputkessa. Kuoren sisällä oleva tila on täytetty magnesiumoksidilla . Kaapeleiden palonkestävyys saavutetaan palavien tai lämpöhajoavien kaapelielementtien täydellisellä puuttumisella, joiden tuhoutuminen voi johtaa kaapelin rikkoutumiseen. Altistuessaan liekille, savua ja myrkyllisiä osia ei synny.

Lämpötilaherkät mineraalieristeiset kaapelit ovat antureita, jotka ilmoittavat lämpötilan noususta alueella, jonka läpi kaapeli vedetään [41] :5 .

CMEA :n standardointijärjestelmän puitteissa käytettiin termiä "kaapeli, jossa on lämmönkestävä mineraalieristys". Kaapeleiden KMZh, KMZhV tuotantoa suunniteltiin. [42]

Standardoinnin puitteissa kaapeleiden tuotantoa säätelee GOST IEC 60702-1-2017 "Mineraalieristetyt kaapelit ja niiden päätteet, joiden nimellisjännite on enintään 750 V. Osa 1. Kaapelit", GOST IEC 60702-2-2017 "Mineraalieristetyt kaapelit ja niiden päätteet nimellisjännitteelle enintään 750 V. Osa 2. Päätteet.

  • Magnesiaeristetty metallivaippakaapeli suojaavalla polymeerivaipalla

  • Kaapelin, jossa on metallivaippa ja mineraalieristys, syöttö laitteisiin

Silikoni

Organopiipolymeerien molekyylit rakennetaan vuorotellen pii- ja happiatomeista. Piiatomi on sitoutunut happeen eikä pysty hapettumaan enempää. Siksi tällaisten polymeerien molekyylit, kun niitä kuumennetaan ilmassa, eivät hajoa eivätkä muutu kaasumaisiksi tuotteiksi, kuten tapahtuu orgaanisten polymeerien kanssa. Hiiliatomiryhmiä on myös läsnä ja ne antavat polymeereille joustavuutta tai plastisuutta . Nämä ryhmät voivat hapettua, mutta niiden hapettuminen ei aiheuta molekyylin pääpolymeeriketjun tuhoutumista. [43] :6

Silikonikumituotteiden käyttöikä riippuu lämpötilasta:

  • 150 °C - 15-85 tuhatta tuntia;
  • 200 °C - 7-45 tuhatta tuntia;
  • 260 °C - 1,5-15 tuhatta tuntia;
  • 315 °C - 10 - 1000 h;
  • 370 °C - 1-100 tuntia [44]

Silloitus tapahtuu ilmassa lämpötilassa 200-250 °C. [45] Korkean lämpötilan vaikutuksesta tapahtuvan lämpöhajoamisen seurauksena muodostuu kiinteää koksijäännöstä. [46] Palamisen jälkeen silikonikumin pinta muuttuu kovaksi ja huokoiseksi. Hiiltymisestä huolimatta sillä on hyvät sähköä eristävät ominaisuudet. [47] :146

Korotetuissa lämpötiloissa käytettävien kaapelituotteiden valmistuksessa käytetään pääsääntöisesti siloksaanikumipohjaisia ​​kumia . [35] :68 Niiden normaali käyttölämpötila on 180°C, mutta ne voivat toimia jatkuvasti 200-250°C:ssa ja lyhytaikaisesti 300°C:ssa. Vulkanoitujen polymeeriketjujen hajoaminen alkaa 400°C:ssa [35] :70 . Asetettaessa johtoja ja kaapeleita tiiviisti suljettuihin putkiin tai kanaviin, vastus jatkuvan käytön aikana laskee 120 ° C:een ilman pääsyn puutteen vuoksi. [47] :149 150°C:ssa näissä olosuhteissa käyttöikä laskee 2-3 kuukauteen. [47] :131

Silikonikumieristeisten kaapeleiden käyttöä sotalaivoissa käytettävyyden ylläpitämiseksi tulipalon aikana on löydetty vuoden 1959 lähteistä. On osoitettu, että kaapelin käyttöaika kaasuliekissä 950 ° C:n lämpötilassa ja normaalissa jännitteessä oli 8 tuntia. [43] :46

  • Lämmönkestävä lanka RKGM

  • Palonkestävä kaapeli KSREVng(A)-FRLS 2x0.5

  • Silikoninen eriste

Asbesti ja lasikuitu

Käytetään raskaiden moottoreiden ja kuivien muuntajien johtojen käämitykseen. Johtojen lämpötilaindeksi voi olla 155 °C [48] .

Katso myös

Muistiinpanot

  1. ↑ 1 2 3 4 5 6 Asnovich E. Z., Kolganova V. A. Korkea lämmönkestävä sähköeristys. - M.: Energoatomizdat, 1988.
  2. ↑ Sähkömateriaalien käsikirja. Ed. Yu. V. Koritsky, V. V. Pasynkov, B. M. Tareeva. 3. painos T. 2. - M .: Energoatomizdat, 1987.
  3. ↑ Karvovsky G. A. Ympäristön vaikutus sähkölaitteisiin. - M.-L.: Energia, 1964.
  4. ↑ Klubovich V.V., Rubanik V.V., Tsarenko Yu.V. Ultraääni komposiittikaapeleiden tuotantotekniikassa. — Mn.: Valko-Venäjä. tiede, 2012.
  5. ↑ 1 2 Bachelis D.S., Belorussov N.I., Saakyan A.E. Sähkökaapelit, johdot ja johdot. Hakemisto. - M .: Energia, 1971.
  6. ↑ Veselovsky O. N., Shneiberg Ya. A. Voimatekniikka ja sen kehitys. - M .: Korkeakoulu, 1976 - S. 117.
  7. ↑ Kaapeli // Great Soviet Encyclopedia, 3. painos.
  8. ↑ Sähkötekninen hakuteos. T. 2. Sähkötuotteet ja -laitteet. — M.: MEI Publishing House, 2003.
  9. ↑ 1 2 3 Aliev I. I. Sähkötekninen hakuteos. T. 2. - M .: RadioSoft, 2012.
  10. ↑ Bron O. B. Vesijäähdytyksellä varustetut sähkölaitteet. - L .: Energia, Leningrad. toisin, 1967.
  11. ↑ 1 2 Skvortsov D. V., Mikhailov A. G., Plotnikov S. S. Jäähdytysaineet sähkökoneissa // Energian ajankohtaisia ​​kysymyksiä, Omsk, 17. toukokuuta 2017
  12. ↑ Vesijäähdytteiset virtakaapelit joustava virtajohto . Haettu 31. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 10. syyskuuta 2016.
  13. ↑ 1 2 3 4 5 Larina E. T. Virtakaapelit ja kaapelilinjat. - M.: Energoatomizdat, 1984.
  14. ↑ Palonkestävä (palonkestävä) kaapeli // Paloturvallisuus. Tietosanakirja. — M.: VNIIPO Publishing House, 2007.
  15. ↑ 1 2 Smelkov G. I., Ryabikov A. I., Tochilkin Yu. V., Varlamkin A. A., Dmitrieva T. M. Kaapelilinjojen palonkestävyyden (käytettävyyden) indikaattoreiden normalisoinnin ongelmat // Paloturvallisuus. - 2015. - Nro 3.
  16. ↑ 1 2 3 Smelkov G.I., Ryabikov A.I., Tochilkin Yu.V., Dmitrieva T.M., Dyubarov G.A. - 2016. - Nro 4.
  17. ↑ Mitä eroa on palamattomalla ja tulenkestävällä kaapelilla? . Haettu 17. huhtikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 19. huhtikuuta 2014.
  18. ↑ Mark Orzhakhovsky Työskentelee lämmönkestävyyden parissa ensimmäisen miehitettyyn avaruuteen lennon aattona // Standardit ja laatu, nro 8, 2011.
  19. ↑ 1 2 3 Kholodny S. D. Sähköeristys- ja kaapelitekniikan testaus- ja diagnostiikkamenetelmät: oppikirja. — M.: MEI Publishing House, 2009.
  20. ↑ Lämmitysuuni kaapeleiden palonkestävyyden testaamiseen . Haettu 20. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 15. elokuuta 2016.
  21. ↑ Kaapelituotteiden luettelo NPP "Spetskabel" No. 1, 2013 S.54 . Käyttöpäivä: 9. tammikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 25. syyskuuta 2013.
  22. ↑ Smelkov, 2009 , s. 86.
  23. ↑ 1 2 I. A. Kharchenko, S. V. Novak, V. V. Kovalenko, P. G. Krukovsky, A. B. Rassamakin Kokeellinen tutkimus sähkökaapeleiden palonkestävyydestä metallikotelossa normaaleissa palolämpötilaolosuhteissa . Käyttöpäivä: 17. helmikuuta 2017. Arkistoitu alkuperäisestä 18. helmikuuta 2017.
  24. ↑ O. A. Demchenko. Joustavien suojattujen kaivoskaapeleiden paloturvallisuuden varmistamisen edellytysten analyysi (pääsemätön linkki) . Käyttöpäivä: 9. tammikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 28. joulukuuta 2013. 
  25. ↑ Neuvostoliiton muoviseoksesta valmistettu kuori.
  26. ↑ Belgialainen muovituppi.
  27. ↑ 1 2 Japanilaisesta muoviseoksesta valmistettu tuppi.
  28. ↑ Mikeev A.K. Ydinvoimaloiden palontorjunta. — M.: Energoizdat, 1990. — S. 134.
  29. ↑ D. Yakunkin Vaatimukset palonkestävälle johdotukselle Venäjällä ja ulkomailla. Analyysiyritys . Haettu 24. heinäkuuta 2016. Arkistoitu alkuperäisestä 16. elokuuta 2016.
  30. ↑ Kaapelijärjestelmien toimintatoimintojen säilyttäminen tulipalon sattuessa (E30-E90) (pääsemätön linkki) . Käyttöpäivä: 24. tammikuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 28. joulukuuta 2013. 
  31. ↑ Pyrofil-kaapeli, Kaapelin ominaisuudet, ulottuvuus, Virtakaapeli FE 180, Instrumentointikaapeli, Palohälytyskaapeli FE 180, Valokuitukaapeli, Jakokaappi .  (linkki ei saatavilla)
  32. ↑ A. Lyndrik, G. Tkachenko. Yrityksen "OBO Bettermann Ukraine" palonkestävät kaapelitukijärjestelmät // Promelectro, nro 6, 2006  (pääsemätön linkki)
  33. ↑ Englannin ja saksan standardien mukaiset tulenkestävät kaapelit. Suunnitelmat ja testit Arkistokopio 10. lokakuuta 2012 Wayback Machinessa // Kaapelit ja johdot, 2009, nro 4
  34. ↑ GOST 15845-80 “Kaapelituotteet. Termit ja määritelmät".
  35. ↑ 1 2 3 4 Grigoryan A. G., Dikerman D. N., Peshkov I. B. Kaapeleiden ja johtojen valmistus muoveista ja kumeista. - M .: Energoatomizdat, 1992.
  36. ↑ Livshits D.S. Johtimien lämmitys ja sulakkeiden suojaus sähköverkoissa 1000 V asti. - M.-L .: Gosenergoizdat, 1959. - S. 14.
  37. ↑ 1 2 Buhler K.-U. Lämmön- ja lämmönkestävät polymeerit. - M.: Kemia, 1984.
  38. ↑ Polymeerien lämmönkestävyys // Polymeerien tietosanakirja . T. 3. - M .: Neuvostoliiton tietosanakirja, 1977.
  39. ↑ 1 2 Tiranovsky G. G. Automaattisen palonsammutusjärjestelmän asennus voimalaitosten kaapelirakenteisiin. - M .: Energoizdat, 1982. - S. 4
  40. ↑ 1 2 3 4 Annenkov Yu. M., Ivashutenko A. S. Perspektiiviset materiaalit ja teknologiat sähköeristys- ja kaapelitekniikassa. - Tomsk, 2011.
  41. ↑ 1 2 3 4 5 Suchkov VF et al. Lämmönkestävät kaapelit mineraalieristeellä. - M.: Energoatoizdat, 1984.
  42. ↑ ST SEV 787-77 "Mineraalieristetyt kaapelit", kohta 1.1.
  43. ↑ 1 2 Andrianov K.A., Petrashko A.I. Orgaaniset piipolymeerit kansantaloudessa. - M . : Neuvostoliiton tiedeakatemian kustantamo, 1959.
  44. ↑ Organosilicon rubbers // Makhlis F. A., Fedyukin D. L. Terminologinen hakuteos kumista. - M.: Kemia, 1989.
  45. ↑ Terminen vanheneminen // Makhlis F. A., Fedyukin D. L. Terminologinen hakuteos kumista. - M.: Kemia, 1989.
  46. ↑ Poltto // Makhlis F. A., Fedyukin D. L. Terminologinen hakuteos kumista. - M.: Kemia, 1989.
  47. ↑ 1 2 3 Shetz M. Silikonikumi. - L .: Kemia, 1975.
  48. ↑ ASSD-johdot . Haettu 16. maaliskuuta 2014. Arkistoitu alkuperäisestä 16. syyskuuta 2013.

Kirjallisuus

  • Smelkov G. I. Sähköjohtojen paloturvallisuus. - M . : Cable LLC, 2009.
 Paloturvallisuus ja palontorjuntavälineet _
Sammutusvälineet
Tekniset keinot
Palovarusteet
Siirrettävät sammutusvälineet