Эффективность применения вспучивающихся огнезащитных покрытий силовых кабелей каналов систем безопасности атомных станций в условиях пожара

Введение. Для обеспечения безопасного останова и расхолаживания реакторной установки АЭС при пожаре необходимо гарантированное функционирование систем безопасности с выходом из строя не более одного канала безопасности. Однако оценка потери изоляционными материалами силовых кабелей вышеуказанных каналов эксплуатационных свойств в случае их защиты огнезащитными вспучивающимися составами при одновременном воздействии различных режимов пожара и токовой нагрузки не проводилась.
Цели и задачи. Целью статьи является теоретическая оценка эффективности применения вспучивающихся огнезащитных покрытий силовых кабелей каналов СБ атомных станций с водо-водяными реакторами в условиях пожара. Для достижения поставленной цели проведен расчет температур наружной поверхности изоляции и вспучивающегося огнезащитного покрытия в зависимости от времени пожара.
Теоретические основы. Для определения распределения температур внутри многослойной изоляции и слоя огнезащиты токопроводящей жилы решается нестационарное одномерное уравнение теплопроводности.

Результаты и их обсуждение. Получены зависимости температур наружной поверхности изоляции и огнезащитного состава в случае трехжильного кабеля ВВГнг(A)-LS 3х2,5-0,66 от температуры газовой среды в помещении для трех стандартных и реального режимов пожара. Обнаружено, что до момента начала процесса деструкции материала изоляции вспучивание огнезащитного покрытия происходит только при углеводородном пожаре. При реальных режимах пожара максимальное время плавления изоляции до момента вспучивания огнезащитного покрытия при минимальной температуре вспучивания равно 4,75 мин, а максимальное время от начала деструкции материала изоляции до момента плавления изоляции составляет 6,0 мин.

Выводы. Экспериментальное или теоретическое обоснование параметров вспучивающихся огнезащитных составов с использованием стандартных режимов пожара может привести к потере изоляционными материалами силовых кабелей каналов СБ АЭС эксплуатационных свойств при реальном пожаре. Поэтому необходимо научное обоснование эффективности применения огнезащитных составов для вышеуказанных кабелей с учетом реальных режимов пожара.

1. Лебедченко О.С., Зыков В.И., Пузач С.В. Оценка функционирования сигнальных кабелей каналов безопасности атомных станций в условиях пожара // Пожаровзрывобезопасность/ Fire and Explosion Safety. 2020. Т. 29. № 4. С. 51–58. DOI: 10.22227/PVB.2020.29.04.51­58

2. Лебедченко О.С. Оценка обеспечения корректной работы кабелей каналов безопасности атомных станций в условиях пожара // Ройтмановские чтения : сб. мат. VIII науч.­практ. конф. Москва, 05 марта 2020 г. / под ред. Б.Б. Серкова. М. : Академия ГПС МЧС России, 2020. С. 72–75.

3. Зыков В.И., Анисимов Ю.Н., Малашенков Г.Н. Противопожарная защита электрических сетей от токов утечки // Снижение риска гибели людей при пожарах : мат. XVIII науч.­практ. конф. Ч. 1. М. : ВНИИПО, 2003. С. 182–185.

4. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электроустановок. М. : ООО «Кабель», 2009. 328 с.

5. Мещанов Г.И., Холодный С.Д. Анализ особенностей горения полимерной изоляции кабелей при их групповой прокладке // Кабели и провода. 2010. № 6 (325). С. 10–14.

6. Benchmark analysis for condition monitoring test techniques of aged low voltage cables in nuclear power plants. Final results of a coordinated research project. IAEA­TECDOC­1825. Vienna : International Atomic Energy Agency, 2017.

7. Cable ageing in nuclear power plants. Report on the first and second terms (2012–2017) of the NEA Cable Ageing Data and Knowledge (CADAK) project. NEA/CSNI/R(2018)8. Nuclear Energy Agency, 2018. 58 p. URL: https://www.oecd.org/officialdocuments/publicdisplaydocumentpdf/?cote=NEA/CSNI/R(2018)8&docLanguage=En

8. Csanyi E. Internal electrical systems within nuclear power plant stations (power sources). Electrical Engineering Portal. 2019. URL: https://electrical­engineering­portal.com/electrical­systems­nuclear­power­plant­stations

9. Finger V. Achievements in the field of testing electrical equipment for fire resistance // Journal of electrical insulation EEE. 1986. Vol. 2. No. 4. P. 128.

10. Cable research in light water reactor related to mechanisms of cable degradation: Understanding of role of material type, history, and environment, as well as accelerated testing limitations. US DOE/NRC/EPRI, 2013.

11. Assessing and managing cable ageing in nuclear power plants. NP­T­3.6. Vienna : International Atomic Energy Agency, 2012. URL: https://www­pub.iaea.org/MTCD/Publications/PDF/Pub1554_web.pdf

12. SAND 2013­2388 NPP. Cable materials: review of qualification and currently available ageing data for margin assessments in cable performance, Sandia National Laboratories, Albuquerque, NM, 2013. 144 p.

13. SAND 2015­1794. Submerged medium voltage cable systems at nuclear power plants: a review of research efforts relevant to ageing mechanisms and condition monitoring. 2015.

14. ­REP­00001. Ageing management of cable in nuclear generating stations. 2012.

15. Khalyasmaa A.I., Valiev R.T., Bolgov V.A. The methodology of risk evaluation for power equipment technical state assessment // 2017 15th International Conference on Electrical Machines, Drives and Power Systems (ELMA). 2017. Pp. 493–496. DOI: 10.1109/ELMA.2017.7955494

16. Ross T.J. Fuzzy logic with engineering applications. 4th ed. Wiley, 2016. 580 p.

17. Зыков В.И., Козлова Ю.С., Крупин М.В. Определение уровня пожарной опасности воздушных линий электропередачи напряжением до 1000 В // Пожары и чрезвычайные ситуации: предупреждение, ликвидация. 2021. № 1. С. 34–39. DOI: 10.25257/FE.2021.1.34­39

18. Пехотиков В.А., Болодьян И.А., Рябиков А.И., Грузинова О.И. Пожар на останкинской теле­ башне в 2000 году. Хроника событий // Пожарная безопасность. 2017. № 4. С. 108–112.

19. Кутателадзе С.С. Основы теории теплообмена. М. : Атомиздат, 1979. 416 с.

20. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости. М. : Энергоатомиздат, 1984. 152 с.

21. Пузач С.В. Методы расчета тепломассообмена при пожаре в помещении и их применение при решении практических задач пожаровзрывобезопасности : монография. М. : Академия ГПС МЧС России, 2005. 336 с.

22. Кузнецов Е.В., Прохорова И.П., Файзуллина Д.А. Альбом технологических схем производства полимеров и пластических масс на их основе. М. : Изд­во «Химия», 1976. 108 с.