Экспериментальная оценка эффективности применения вспучивающихся огнезащитных покрытий для электрических проводов и кабелей при одновременном воздействии пожара и токовой нагрузки

Введение. Для сохранения работоспособности проводов и кабелей в условиях пожара используются вспучи­ва­­­­­ющиеся огнезащитные покрытия, эффективность применения которых в случае реального режима пожара не исследована.

Цели и задачи. Целью статьи является экспериментальная оценка эффективности применения вспучивающихся огнезащитных покрытий для электрических проводов и кабелей при одновременном воздействии пожара и токовой нагрузки.

Для достижения поставленной цели были проведены опытные испытания проводов и кабелей различных марок, обработанных вспучивающейся водно-дисперсионной огнезащитной краской «Огнеза-ВД-К». При этом проводилась оценка влияния температуры нагреваемой окружающей среды на электрические параметры проводов и кабелей, такие как удельное сопротивление, индуктивность и емкость.

Методы. Экспериментальное исследование нагрева в муфельной печи образцов проводов и кабелей, обработанных вспучивающейся водно-дисперсионной огнезащитной краской. Анализ полученных результатов.

Результаты и их обсуждение. Получены зависимости удельного сопротивления, индуктивности и емкости распространенных электрических кабелей от температуры окружающего кабель воздуха.

Обнаружено, что для всех рассматриваемых кабелей короткое замыкание произошло при температуре окружающей среды в диапазоне 180–230 °С без увеличения в объеме огнезащитного покрытия до размеров, обеспечивающих защиту кабеля от внешнего теплового воздействия. При этом фазы и амплитуды входного электрического сигнала могут существенно изменяться до наступления короткого замыкания.

Выявлено, что вспучивание огнезащитной краски при режиме пожара в муфельной печи происходит при 400 °С, а не при 200 °С как в случае стандартных испытаний.

Показано, что динамика изменения температуры внутри муфельной печи приближалась к температурному режиму реального пожара в помещении участка ГЦНА Ленинградской АЭС (гермообъем) реакторного здания и в кабельном помещении 3-го канала безопасности здания безопасности.

Выводы. Работоспособность электрических проводов и кабелей, обработанных огнезащитным вспучива­ющимся составом, необходимо определять в условиях реальных режимов пожара в помещениях, где используются эти провода и кабели.

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: 10.22257/0869-7493.2020.29.04.51-58

2. Лебедченко О.С. Оценка обеспечения корректной работы кабелей каналов безопасности атомных станций в условиях пожара : сб. мат. 8-й науч.-практ. конф. «Ройтмановские чтения». М. : Академия ГПС МЧС России, 2020. С. 72–75.

3. Лебедченко О.С., Пузач С.В., Зыков В.И. Эффективность применения вспучивающихся огнезащитных покрытий силовых кабелей каналов систем безопасности атомных станций в условиях пожара // Пожаровзрывобезопасность/Fire and Explosion Safety. 2021. Т. 30. № 4. С. 36–47. DOI: 10.22227/0869-7493.2021.30.04.36-47

4. Пузач С.В., Лебедченко О.С., Зыков В.И., Чистяков Т.И. Оценка работоспособности электрических проводов и кабелей при одновременном воздействии пожара и токовой нагрузки // Пожаровзрывобез­опасность/Fire and Explosion Safety. 2022. Т. 31. № 6. С. 56–67. DOI: 10.22227/0869-7493.2022.31.06.56-67

5. Пузач С.В., Акперов Р.Г., Лебедченко О.С., Болдрушкиев О.Б. Оценка токсичности не распространя­ющих горение сигнальных кабелей при пожаре в производственных помещениях // Безопасность труда в промышленности. 2022. № 5. С. 75–80. DOI: 10.24000/0409-2961-2022-5-75-80

6. 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.

7. Смелков Г.И. Пожарная безопасность электропроводок. М. : ООО «Кабель», 2009. 328 с. ISBN 978-5-9901554-2-8.

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

9. Hostikka S., Matala A. Modelling_the_fire_behaviour_of_electrical_cables // Conference SMIRT 19th, 10th Post Conference Seminar on “Fire Safety in Nuclear Power Plants and Installations”. Toronto, 2007.

10. Finger V. Achievements in the field of testing electrical equipment for fire resistance // Journal of electrical insulation EEE. 1986. Vol. 2-H 4. P. 128.

11. US DOE/NRC/EPRI. 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. 2013.

12. IAEA, Assessing and Managing Cable Ageing In Nuclear Power Plants; NP-T3. 6, Vienna, 2012.

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

14. SAND 2015-1794. Submerged Medium Voltage Cable Systems at Nuclear Power Plants : a Review of Research Efforts Relevant to Ageing Mechanisms and Condition Monitoring. 2015.

15. CNSC, 13395-REP-00001. “Ageing Management of Cable in Nuclear Generating Stations”. September 2012.

16. Babrauskas V., Peacock R.D., Braun E., Bukowski R.W., Jones W.C. Fire performance of Wire and Cable: Reaction to Fire Tests — a Critical Review of the Existing Methods and of New Concepts. NIST Technical Note 1291, Dec. 1991.

17. Edvard Csanyi. Internal electrical systems within nuclear power plant stations (power sources) // EEP — Electrical Engineering Portal. 2019, 29 April. URL: https://electrical-engineering-portal.com/electrical-systems-nuclear-power-plant-stations

18. International Atomic Energy Agency, Benchmark Analysis for Condition Monitoring Test Techniques of Aged Low Voltage Cables in Nuclear Power Plants // Final Results of a Coordinated Research Project, IAEA-TECDOC1825. Vienna, 2017.

19. 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 committee on the safety of nuclear installations. 2018. 58 p. URL: https://www.oecd.org/officialdocuments/publicdisplaydocumentpdf/?cote=NEA/CSNI/R(2018)8&docLanguage=En

20. Мещанов Г.И., Холодный С.Д. Анализ особенностей горения полимерной изоляции кабелей при их групповой прокладке // Наука и техника. 2010. № 5 (324). С. 10–14.

21. Xianjia Huang, Yuhong Wang, Wuyong Zeng, Lan Peng, Anthony C.H. Cheng and WK Chow: “Compartment temperature estimation of a multiple-layer cable tray fire with different cable arrangements in a closed compartment” // Journal of Fire Sciences. 2019. DOI: 10.1177/0734904119860410

22. Пузач С.В., Лебедченко О.С. Математическое моделирование динамики опасных факторов пожара при пассивной противопожарной защите в основных зданиях атомных электростанций с водно-водяными реакторами : монография. М. : Академия ГПС МЧС России, 2019. 304 с.