Кабели исполнения «нг-LS». Проблемы. Перспективы развития Каменский М.К. ”

ОАО “ВНИИКП”
Кабели исполнения «нг-LS».
Проблемы. Перспективы развития
Каменский М.К.
Отделение кабелей и проводов энергетического назначения
1
ОАО “ВНИИКП”
Этапы развития пожаробезопасных кабелей исполения «нг-LS» в России
(историческая справка)
Годы
с 1984 г.
Тип кабелей
Нормативная база
пожарной безопасности
1. Кабели с пластмассовой изоляцией с
оболочкой из ПВХ пониженной горючести
(исполнение нг)
2. Кабели с ПБИ с защитным шлангом из
ПВХ пониженной горючести
(исполнение нг)
МЭК 60332-3, категория А
или В
с 2001 г.
1. Кабели с изоляцией и оболочкой из ПВХ
пониженной пожарной опасности с низким
дымо- и газовыделением
(исполнение нг-LS)
ГОСТ Р МЭК 60332-3-22
ГОСТ Р МЭК 60754-1
ГОСТ Р МЭК 61034-2
с 2005 г.
1. Кабели огнестойкие с изоляцией и
оболочкой из ПВХ пониженной пожарной
опасности с низким дымо- и
газовыделением
(исполнение нг-FRLS)
ГОСТ Р МЭК 60332-3-22
ГОСТ Р МЭК 60754-1
ГОСТ Р МЭК 61034-2
ГОСТ Р МЭК 60331-21 (23)
Не распространяющие
горение кабели при
групповой прокладке
2
ОАО “ВНИИКП”
Состояние производства ПВХ пластикатов
и кабелей исполнения нг-LS
1. Основные изготовители ПВХ пластикатов
1. ООО «Проминвест пластик»
2. ОАО «ВХЗ»
3. ООО «Башпласт»
4. ЗАО «Биохимпласт»
5. ООО «Вестпласт»
6. ООО «Каустик»
производители ПВХ цифровых марок
не сертифицированное производство ПВХ типа ПП
2. Экспертная оценка суммарного объема производства ПВХ
пластикатов в 2011 г : 30,0 тыс. тонн
3. Число производителей кабелей исполнения «нг-LS» по
лицензионным договорам – 45
4. Основные потребители кабелей:
- АЭС (номенклатура кабелей для АЭС);
- метро (номенклатура кабелей для метрополитена);
- жилищное и промышленное строительство;
- нефтегазовый комплекс
3
ОАО “ВНИИКП”
Изменение показателей пожарной опасности ПВХ
пластикатов
ПВХ пониженной
горючести
Характеристики
ПВХ пониженной пожарной опасности
изоляция
оболочка
изоляция
оболочка
изоляция
оболочка
изоляция
оболочка
И40-13А
НГП 40-32
ППИ 30-30
ППО 30-35
ППВ 28
1110
2110
3110
23
32
30
35
28
32
35
35
560
380
410
320
280
200
200
200
150
120
150
150
120
150
100
120
3. Массовая доля
HCl, выделяющегося
при горении, мг/г
360
230
130
140
50
120
100
50
4. Теплота сгорания,
МДж/кг
25,8
19,7
17,3
16,4
10,0
18,0
(16)*
16,0
(14)*
10
(9)*
5. Индекс
токсичности (HCl50),
г/м3
36
35
80
101
> 130
(МО)
80
100
(МО)
1. Кислородный
индекс (КИ)
2. Дымообразование
при горении
при тлении
* данные получены по методу конкалориметрии
4
К оценке дымообразования по ГОСТ Р МЭК 61034-2
ОАО “ВНИИКП”
Количество образцов (N)
Наружный диаметр кабеля (D), мм
N = 45/D
от 5 до 10 вкл.
5 < D ≤ 10
3
от 10 до 20 вкл.
10 < D ≤ 20
2
от 20 до 40 вкл.
20 < D ≤ 40
1
свыше 40
D > 40
N
6
N
5
4
3
3
2
2
1
1
0
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
Отклонение Dк от расчетного значения: ± 5 %
5
Dк, мм
ОАО “ВНИИКП”
Дымообразование при горении и тлении кабелей
Марка кабеля
Марка ПВХ для
изоляции,
оболочки и заполнения
1. ВВГнг(А)-LS 4х10-1
ВВГнг(А)-LS 4х1,5-1
VP FM 30-32
VP FI 30-30
VP FB 30-30
2. ВВГнг(А)-LS 4х10-1
ВВГнг(А)-LS 4х1,5-1
Сайвит ПИ 30-30
Сайвит ПО 30-35
Сайвит ПЗ 28
3. ВВГнг(А)-LS 4х70-1
ВВГнг(А)-LS 3х10-1
ВВГнг(А)-LS 4х1,5-1
Лоусгран 1110
Лоусгран 2110
Лоусгран 3110
4. ВВГнг-LS 4х35-1
ВВГнг-LS 4х1,5-1
Башгран 1110
Башгран 2110
Башгран 3110
5. ВВГнг(А)-LS 4х70-1
ВВГнг(А)-LS 4х1,5-1
Элигран 1110
Элигран 2110
Элигран 3110
Изготовитель
пластиката
Снижение
светопроницаемости, %
фактическое
нормируемое
74
62
≤ 50
88
83
≤ 50
≤ 50
ПроминвестПластик
35
43
46
≤ 50
ООО “Башпласт”
34
46
≤ 50
ВХЗ
39
43
Вестпласт
Биохимпласт
6
ОАО “ВНИИКП”
Дымообразование при горении и тлении кабелей марки ВВГнг-LS,
изготовленных из ПВХ цифровых марок фирмы Башпласт
It/I0, %
Время, с
7
ОАО “ВНИИКП”
Оценка минимального срока службы кабелей, изготовленных
из не сертифицированных ПВХ пластикатов типа ПП
Спл, %
и тип
пластификатора
Е,
кДж/моль
k200°C,
мин-1
Прогнозируемое
значение срока
службы,
годы
ВВГнг(А)-LS 4х1,5
(Вестпласт)
22,0
ДОФ+ДИНФ
82,3
0,00364
13
ВВГнг(А)-LS 4х10
(Вестпласт)
22,0
ДОФ+ДИНФ
82,5
0,00349
15
ВВГнг(А)-LS 4х1,5
(Биохимпласт)
28,3
ДОФ
78,7
0,00448
9
ВВГнг(А)-LS 4х10
(Биохимпласт)
28,3
ДОФ
80,2
0,00445
12
ВВГнг(А)-LS 5х35
(Томсккабель)
17,1
ДОФ
85,7
0,00447
20
ВВГнг(А)-LS 5х2,5
(Томсккабель)
16,7
ДОФ
85,4
0,00468
8
Марка кабеля,
изготовитель ПВХ
пластикатов
8
110
2.0
110
100
––––––– НГП 30-32
––––––– НГП 30-32 стандартный
100
––––––– НГП 30-32
––––––– НГП 30-32 ст
1.5
90
90
80
80
Вес (%)
Вес (%)
1.0
70
60
50
70
60
0.5
50
40
700.72°C
700.72°C
40
30
Произв. Вес (%/°C)
ОАО “ВНИИКП”
Гравиметрические кривые (ТГА) ПВХ
пластикатов марки НГП 30-32
0.0
30
20
0
100
200
300
400 20
0
500
Температура (°C)
100
600
200
700
300
800
400
-0.5
900
500
Universal V4.5A TA Instruments
600
700
Температура (°C)
9
ОАО “ВНИИКП”
Определение характерных температур при заданных значениях потери
массы и температур начала окисления
2
1
∆m10
5
Т3
Т4
3
4
∆m50
Тнд
Т10
Т50
Рис. 1. Определение характерных температур при заданных значениях потери массы (T10 и T50) и температур начала и
окончания термоаналитических эффектов (T3 и T4)
1 – кривая потери массы (ТГ);
2 – производная от кривой потери массы (ДТГ);
3 – температура (T3) начала процесса по кривой 2;
4 – температура (T4) окончания процесса по кривой 2;
5 – максимум скорости потери массы по кривой 2.
10
ОАО “ВНИИКП”
Определение коксового и зольного остатков по
термогравиметрической кривой
в азоте
в воздухе
2
1
1 – зольный остаток при температуре 900 °С, %
2 – коксовый остаток при температуре 750 °С, %.
11
2
Скорость тепловыделения, кВТ/м2
ОАО “ВНИИКП”
Зависимость тепловыделения
при горении и тлении ПВХ пластикатов
1
Время, с
1 – Элигран 2110; 2 – Лоусгран 2110
12
ОАО “ВНИИКП”
Характеристики для идентификации ПВХ пластикатов
1.
Температуры (Т10 и Т50) достижения значений потери массы 10% и 50% от массы
образца;
2.
Температура начала потери массы (Тно);
3.
Температура начала дегидрохлорирования (Тнд) полимерной основы ПВХ пластиката;
4.
Коксовый остаток после окончания процесса пиролиза в процентах от массы образца;
5.
Интервал температур между началом и окончанием термоаналитического эффекта по
кривой ДТГ
6.
Время 10 и 50 достижения назначенных значений потери массы образца ∆m10 и ∆m50;
7.
Время мд достижения максимального значения дымовыделения при горении;
8.
Пиковое значение тепловыделения (Qм) при горении образца.
13
ОАО “ВНИИКП”
Мероприятия, реализуемые ОАО «ВНИИКП» по контролю за
качеством продукции исполнения «нг-LS»
1.
Переход полностью на применение «цифровых»
марок ПВХ
пластикатов при
производстве лицензированных видов кабелей исполнения «нг-LS».
2.
Идентификация ПВХ композиций для производства кабелей. Внесение в НД на ПВХ
композиции характеристик идентификации, полученных методами термоанализа и
конкалориметрии.
3.
Внесение в
НД на кабели требований по отличительной маркировке кабелей
исполнения «нг-LS», изготавливаемых по лицензионной документации.
4.
Усиление контроля за производством кабелей на предприятиях, изготавливаемых
кабели по лицензионным договорам. Публикация в СМИ информации о продукции, не
соответствующей требованиям базовой НД. Прекращение действия лицензий на выпуск
кабелей для предприятий, нарушающих условия лицензионного договора.
5.
Унификация технических требований на ПВХ пластикаты цифровых марок в ТУ трех
предприятий-изготовителей.
6.
Создание новых типов ПВХ пластикатов для пожаробезопасных кабелей, обладающих
устойчивостью к комплексу факторов внешней среды, необходимых для организации
производства кабелей «нг-LS» для нужд Министерства обороны.
14