Одним из источников пожаров являются широко распространенные коммуникационные кабели и кабели электропитания, обеспечивающие энергетику помещений. В настоящее время при строительстве и эксплуатации зданий применяются сотни различных конструкций кабеля. Эти электрические кабели выполняют задачи обеспечения коммуникаций и электропитания. Первоначально для производства оболочки применялась резина или резиноподобные материалы. Затем были разработаны синтетические полимеры (то что мы все называют пластиком). В результате была повышена сопротивляемость кабеля к воздействию экстремальных температур, химических веществ, воды и масел и увеличена гибкость. Полимеры образуются длинными цепочками атомов углерода и они оказываются горючими. С помощью различных методов их способность к возгоранию можно уменьшить. Но наименее горючие полимеры с диэлектрическими свойствами чаще всего достаточно дороги и изолирующее покрытие и оболочка кабеля изготавливаются обычно из таких материалов, применение которых позволяет обеспечить минимально допустимую степень пожаростойкости и соответствовать требованиям реального ценообразования электрических систем. В реальности – применяемые в кабелях изолирующие материалы играют второстепенную роль в выполнении главной задачи. Отдельные проводники кабеля необходимо изолировать друг от друга, а после этого они должны быть заключены в общую оболочку, назначение которой многогранно. Она должна защищать кабель от механических повреждений, обеспечивать дополнительную изоляцию, предохранять проводники от влияния внешней среды (влажность, вода, ультрафиолет) и от возможного опасного химического воздействия. Изоляция и оболочка будут определять стойкость кабеля и в пожароопасной ситуации, а именно два свойства: сопротивляемость кабеля возгоранию и способность горящего кабеля препятствовать распространению огня. Строительные нормы и правила позволяют определить соответствие кабелей требованиям пожаростойкости при строительстве новых электрических или коммуникационных сетей или модернизации существующих. Кабели для воздуховодов разрешается прокладывать в пространстве, используемом для вентиляции здания. Кабели для стояков служат для прокладки в вертикальных шахтах, проходящих через пожарозащищенные конструкции межэтажных перекрытий. Кабели общего назначения предназначены для общего применения в изолированных помещениях или гражданских зданиях. Большое количество кабелей в одном месте в случае воспламенения может привести к серьезному ущербу при пожаре. При подобных инцидентах причиной воспламенения обычно служит повреждение изоляции, искрение и перегрев проводников. После этого начинается распространение огня по горючей изоляции кабеля и внешней оболочке, а также по оболочкам других кабелей, когда они находятся в непосредственном контакте или недалеко от места возгорания. Изоляция кабеля может ухудшается из-за механических повреждений, вибрации, влажности, перегрева, попадания масел и т.д. Это происходит, если за кабельным хозяйством плохо следят. Когда на кабеле накапливаются невозгораемые материалы, перегрев проводника может вызвать преждевременный выход из строя изоляции, что приведет к возгоранию. Если же отложения на кабеле оказываются горючими (например, опилки, промасленная ветошь или что-то бумажное), то при воспламенении или искрении огонь легко переходит на возгораемые материалы, что способствует быстрому распространению пожара. Риск реальной угрозы пожара увеличивается, так как кабели находятся в скрытом от глаз пространстве. Во многих помещениях они прокладываются в кабельных коробах, кабелепроводах или других закрытых местах — в вентиляционных пустотах или за подвесным потолком. Подобные скрытые полости оборудовать автоматическими средствами пожаротушения (разбрызгивателями) сложно. Три важнейших кита стратегии защиты от пожара – обнаружение, подавление и ограничение распространения огня – должны закладываться в конструкцию здания. Выбор подходящего кабеля для того или иного применения требует знания классификации. Это не так просто, как разбираться в тех или иных цветовых обозначениях, но маркировка, обязательно наносимая на кабель, позволяет идентифицировать его. По западным стандартам, чтобы электрические кабели можно было применять в жилых помещениях, они должны удовлетворять следующим критериям:

  • максимальному расстоянию распространения пламени (фронт обугливания) — не более 1,5 м от основания горелки через 20 мин после ее зажигания;
  • пиковой оптической плотности — не более 0,50 (32% пропускания света);
  • средней оптической плотности дыма — 0,15 или менее.

Прошедшие такой тест кабели импортных производителей идентифицируются одним из следующих кодов на оболочке: MPP, MRP, CMP, CL3P, CL2P, FPLP, OFNP, OFCP. Последняя буква «P» показывает, что кабель может прокладываться в воздуховодах (plenum rated), а другие буквы говорят о назначении кабеля. На примере кабеля для воздуховодов и стояков предложим образец такой номенклатуры: CMP: коммуникационный, многоцелевой, для воздуховодов (Communication, Multipurpose, Plenum Rated); CMR: коммуникационный, многоцелевой, для стояков (Communication, Multipurpose, Riser Rated); CM: коммуникационный, многоцелевой, общего назначения (Communication, Multipurpose, General Purpose); MPP: многоцелевой, для воздуховодов (Multipurpose, Plenum Rated); MR: многоцелевой, для стояков (Multipurpose, Riser Rated); FPLR: слаботочный пожарозащищенный сигнальный кабель (Power Limiting Fire Protective Signaling Cable); FPLR: слаботочный пожарозащищенный сигнальный кабель для стояков (Power Limiting Fire Protective Signaling Cable, Riser Rated); FPLP: слаботочный пожарозащищенный сигнальный кабель для воздуховодов (Power Limiting Fire Protective Signaling Cable, Plenum Rated); CL2R/CL3R: кабель ограниченного применения для удаленного управления, передачи сигналов и питания, для стояков (Class 2 & Class3 Remote; Control, Signaling & Power Limited Cable). Организация Factory Mutual Researching (FMR) разработала процедуру тестирования, позволяющую градуировать воспламеняемость кабеля по континууму значений. Для этого измеряются некоторые физические и химические свойства кабеля. Исследования проводились FMR в 70-е и 80-е гг. Эти работы были нацелены на определение воспламеняемости кабелей. Степень воспламеняемости характеризуется параметрами критического удельного теплового потока (Critical Heal Flux, CHF) и тепловой реакции (Thermal Response Parameter, TRP). CHF — это минимальный тепловой поток, при котором изоляция кабеля начинает выделять горючие газы. TRP характеризует сопротивляемость горению воспламеняемого материала. Горючие материалы с большими значениями CHF и TRP генерируют мало тепла и хорошо сопротивляются распространению огня. Они обычно проходят большинство тестов на распространение пламени. После тестов на воспламенение теоретически было просчитано соотношение между скоростью распространения огня (Flame Spread Rate, FSR) и такими параметрами, как CHF, скорость тепловыделения (Heat Release Rate, HRR) и TRP. Скорость распространения огня — обычный конечный результат, который и интересует людей, например, при анализе результатов теста UL 910. Комбинация данных результатов составляет индекс распространения огня (Flame Propagation Index, FPI). Организация FMR использует FPI для классификации кабелей и группирует результаты FPI в три категории. Группа 1: FPI имеет значение меньшее или равное 10. FSR показывает затухание пламени — пламя нестабильно и не поддерживается само по себе. Самораспространение огня не ожидается. Группа 2: FPI меньше или равно 20, но больше 10. Значение FSR таково, что пламя не разрастается. Самораспространение огня происходит медленно. Группа 3: FPI больше 20 — скорость распространения пламени увеличивается. Самораспространение огня происходит быстро. Критерий скорости распространения огня в тесте UL 910 соответствует результатам тестов FM на основе параметра FPI. Кабели группы 1 классифицируются согласно FPI ё 10, что соответствует средней скорости распространения пламени (менее 2,4 мм/с). Некоторые распространенные типы изоляции кабелей с FPI < 10 — это предназначенные для прокладки в воздуховодах кабели с переплетенной полиэтиленовой оболочкой и проводниками с неопреновым покрытием (XLPE/neoprene), кабели XLPE/XLPE или с внешней оболочкой из фторированного этиленпропилена (FEP) и проводниками с покрытием FEP (известным также как «тефлон» компании DuPont). Можно ожидать, что кабели группы 1 с большим значением TRP и малым химическим тепловыделением на единицу толщины отвечают критериям тестов IEEE 1002, CSA FT-4, UL 1581 и IEEE 383. Группа 2 классифицируется FM согласно 10 < FPI ё 20. Кабели PVC/ PVC имеют рейтинг FPI от умеренного до высокого и, таким образом, могут относиться как к группе 2, так и к группе 3. Можно ожидать, что кабели группы 2 с умеренным TRP и химическим тепловыделением будут отвечать критериям тестов UL 1666, SCA FT-4 и IEEE 1202. При FPI > 20 FM относит кабели к группе 3. Кабели PE/PVC имеют FPI выше 30 и относятся к группе 3, которая обычно соответствует классификации кабелей общего назначения по тестам UL. Данные кабели, как правило, имеют более высокое значение параметра TRP, что говорит об экспоненциальном разрастании пламени и высокой скорости тепловыделения. Обычно они не проходят тесты SCA FT4 и UL 1581, но некоторые кабели соответствуют этим тестам, благодаря достаточно низкому тепловыделению. Рисунок 2 показывает некоторые репрезентативные значения TRP и HRR для распространенных видов коммуникационных кабелей и кабелей электропитания. Параметры FPI опубликованы лишь для нескольких десятков кабелей. Все их можно найти в руководстве «Factory Mutual Research Specification Tested Products Guide». Из-за небольшой доли доступных кабелей с опубликованными результатами FPI в случаях, когда желателен анализ риска, кабели чаще передаются на специальное тестирование в FMR. Представители FMR уже предлагали методологию для принятия национальных и международных норм и комитетов стандартов. Кабели — горючие материалы. Их воспламеняемость ставит сложную задачу обеспечения безопасности жизни людей и защиты имущества. В конечном счете развитие химии полимеров может привести к созданию полностью безопасных кабелей с требуемыми электрическими характеристиками. Необходимо полагаться на информацию тестирующих кабели организаций, таких, как UL и FM, создающих рейтинги и классифицирующих их для использования в вентиляционных пустотах зданий, вертикальных стояках и шахтах. При подготовке данной статьи были использованы материалы сайта www.colan.ru.