LSZH Zmesi pre silové káble: Požiarna bezpečnosť a výkon

Keď sa v tuneli, dátovom centre alebo výškovej budove vznieti káblový požiar, materiál obklopujúci vodiče určuje, či sa môžu obyvatelia bezpečne evakuovať alebo či ich premôže toxický, nepriehľadný dym. Zmesi LSZH pre silové káble existujú, aby presne toto riziko vyriešili – bezhalogénovou izoláciou a plášťom, ktoré potláčajú šírenie plameňa, minimalizujú hustotu dymu a eliminujú emisie korozívneho plynného chlorovodíka, ktorý spôsobuje, že požiare konvenčných PVC káblov sú také smrteľné.

0,5 % Maximálny obsah halogénu podľa normy IEC 60754-1

60 % Zníženie optickej hustoty dymu oproti spaľovaniu PVC kábla

90 °C Trvalá prevádzková teplota pre štandardné triedy LSZH

250 °C Tolerancia skratu pre formulácie LSZH na báze XLPE

Na čo sa používajú zmesi LSZH pri izolácii napájacích káblov?

Zmesi LSZH pre silové káble — Low Smoke Zero Halogen, tiež označované ako LS0H alebo LSOH – sú termoplastické alebo zosieťované polymérové formulácie používané ako primárna izolačná vrstva na vodičoch a ako vonkajší plášť chrániaci zostavu kábla. Ich definujúcou charakteristikou je úplná absencia chlóru, brómu, fluóru a iných halogénov, ktoré pri spaľovaní vytvárajú toxické kyslé plyny.

V aplikáciách napájacích káblov slúžia materiály LSZH tri simultánne inžinierske úlohy: elektrická izolácia na udržanie dielektrickej integrity medzi vodičom a zemou, mechanická ochrana proti oderu a inštalačnému namáhaniu a pasívna požiarna bezpečnosť vďaka spomaľovaniu horenia a potláčaniu dymu. Žiadny bežný termoplast – vrátane PVC, XLPE alebo EPR – nespĺňa všetky tri úlohy s profilom požiarnej bezpečnosti, ktorý LSZH dosahuje.

Technická definícia

Káblová zmes LSZH je bezhalogénová polymérová matrica – zvyčajne založená na polyolefíne, etylénvinylacetáte (EVA) alebo zosieťovanom polyetyléne (XLPE) zmiešanom s anorganickými retardérmi horenia, ako je trihydrát hlinitý (ATH) alebo hydroxid horečnatý – formulovaná tak, aby spĺňala normy IEC 60332, IEC 60754 a normy IEC 61034 pre hustotu plameňa, šírenie dymu a šírenie dymu.

Prečo sú zlúčeniny LSZH potrebné pre požiarnu bezpečnosť v káblových systémoch

Zlúčeniny LSZH sú nariadené predpismi o požiarnej bezpečnosti v uzavretých prostrediach s vysokou obsadenosťou a kritickou infraštruktúrou, pretože konvenčné halogénové káblové materiály produkujú vedľajšie produkty spaľovania, ktoré sú smrteľnejšie ako samotný požiar. Keď PVC kábel horí, uvoľňuje sa z neho plynný chlorovodík (HCl) v koncentráciách, ktoré sú bezprostredne nebezpečné pre život a zdravie (IDLH) pri 50 dieloch na milión – prah dosiahnutý v priebehu niekoľkých minút pri požiari v uzavretom priestore.

Železničné a metro systémy

EN 45545-2 nariaďuje kábel LSZH v celej podzemnej železničnej infraštruktúre v Európskej únii. Tunel pod Lamanšským prielivom a londýnske metro dokončili úplné programy konverzie LSZH po požiari King's Cross v roku 1987, pri ktorom zahynulo 31 ľudí.
Dátové centrá a serverové miestnosti

NFPA 75 a TIA-942 špecifikujú pretlakový kábel LSZH v priestoroch na vyvýšenú podlahu a nadzemné vedenie káblov, kde by recirkulácia vzduchu urýchlila distribúciu toxických plynov v zariadení.
Námorné a pobrežné zariadenia

IEC 60092-350 vyžaduje opláštenie LSZH pre napájacie a ovládacie káble na palube. Uzavretá geometria plavidla znemožňuje evakuáciu halogénových plynov počas požiaru, čím sa dodržiavanie LSZH stáva požiadavkou na prežitie posádky.
Jadrové elektrárne

IEC 60780 špecifikuje kvalifikovaný kábel LSZH pre obvody kritické z hľadiska bezpečnosti v jadrových zariadeniach, kde by korozívny plyn HCl zo spaľovania kábla PVC narušil integritu riadiaceho prístrojového vybavenia reaktora počas požiaru.
Výškové budovy

IBC 2021 a BS 9999 odkazujú na požiadavky na káble s nízkou toxicitou pre vertikálne káblové stúpačky a zóny únikových ciest v budovách nad 18 metrov, kde prúdenie vzduchu s efektom komína urýchľuje migráciu spalín smerom nahor cez obývané poschodia.

Zmesi LSZH vs zmesi PVC pre napájacie káble

Výkonnostný rozdiel medzi Zmesi LSZH pre silové káble a PVC zlúčenín je kvantifikovateľný v rámci každého parametra relevantného pre požiar. PVC si zachováva výhody nákladov a flexibility v otvorenom, dobre vetranom priemyselnom prostredí; LSZH je povinnou voľbou všade tam, kde je prioritou projektu bezpečnosť ľudí alebo kontinuita zariadenia počas požiaru.

Nehnuteľnosť	LSZH zlúčenina	Zmes PVC	Testovací štandard
Obsah halogénu	Menej ako 0,5 %	28 - 35 % (chlór)	IEC 60754-1
Optická hustota dymu	Menej ako 60 % (minimálna priepustnosť svetla nad 60 %)	Pod 20% priepustnosť svetla	IEC 61034-2
Emisie kyslých plynov (HCl)	Menej ako 0,5 % HCl equivalent	18 až 22 % hmotn. HCl	IEC 60754-2
Max trvalá prevádzková teplota	90 °C (105°C for high-temp grades)	70°C štandardná / 90°C HR trieda	IEC 60811-1
Šírenie plameňa (vertikálne)	Samozhášavý – spĺňa IEC 60332-1	Prechádza s prísadami spomaľujúcimi horenie	IEC 60332-1
Výkon ohybu za studena	Prechádza pri -15°C až -40°C podľa stupňa	Vyhovuje štandardne pri -15°C	IEC 60811-504

LSZH zlúčeniny vo vysokonapäťových napájacích káblových systémoch

Zmesi LSZH pre silové káble sú plne navrhnuté na nasadenie v káblových systémoch stredného napätia (VN) a vysokého napätia (VN) pracujúcich od 6 kV do 500 kV, keď sú formulované ako zosieťované plášte LSZH (XLPE-LSZH). Proces zosieťovania – dosiahnutý pomocou peroxidového alebo silánového zosieťovania – podstatne zvyšuje tepelný, mechanický a dielektrický výkon základného polyméru LSZH nad rámec toho, čo dosahujú štandardné termoplasty.

Nízke napätie

Do 1 kV

Štandardná termoplastická izolácia a opláštenie LSZH. Používa sa v elektroinštalácii budov, kábloch podnosov a obvodoch prístrojov. Najširšia ponuka tried zlúčenín LSZH a možností spracovania.

Stredné napätie

1 kV - 36 kV

Vnútorná izolácia XLPE-LSZH s polovodivými tieniacimi vrstvami. Používa sa v podzemných rozvodoch, napájačoch priemyselných závodov a železničných trakčných napájacích kábloch podľa IEC 60502-2.

Vysoké napätie

36 kV - 500 kV

Vonkajší plášť zosieťovaný LSZH cez izoláciu XLPE. Aplikované v prenosových rozvodoch, kábloch na export veternej energie na mori a podmorských energetických prepojeniach vyžadujúcich tak dielektrickú integritu VN, ako aj požiarny výkon LSZH na vrstve plášťa.

Trvanlivosť a tepelná odolnosť zlúčenín LSZH v káblovom servise

Dlhodobá mechanická a tepelná odolnosť Zmesi LSZH pre silové káble bol historicky uvádzaný ako obmedzenie oproti PVC v náročných inštalačných prostrediach. Zosieťované formulácie LSZH vyvinuté od roku 2010 túto medzeru podstatne uzavreli a dosiahli 30-ročnú životnosť podľa IEC 60216 protokolov tepelného starnutia, ktoré sú v súlade s modernými štandardmi dizajnu prenosových káblov.

Kľúčové parametre trvanlivosti pre špecifikujúcich inžinierov zahŕňajú zachovanie predĺženia pri pretrhnutí nad 50 % po 7-dňovom tepelnom starnutí pri 135 °C (IEC 60811-401), zachovanie pevnosti v ťahu nad 70 % po vystavení UV poveternostným vplyvom 1 000 hodín a odolnosť voči oleju pre káble inštalované v priemyselných prostrediach obsahujúcich hydraulickú kvapalinu alebo transformátorový olej. Výber triedy cez tieto parametre umožňuje Zmesi LSZH pre silové káble aby boli presne prispôsobené environmentálnej náročnosti akejkoľvek inštalácie.

Často kladené otázky

Aké normy upravujú zlúčeniny LSZH pre silové káble?

Hlavné medzinárodné normy, ktorými sa riadi Zmesi LSZH pre silové káble sú IEC 60754-1 a IEC 60754-2 pre obsah halogénov a korozívnosť kyslých plynov, IEC 61034-2 pre meranie hustoty dymu, IEC 60332-1 a IEC 60332-3 pre vlastnosti šírenia plameňa s jedným káblom a zväzkom káblov a sériu IEC 60811 pre mechanickú zlúčeninu. Regionálne normy vrátane EN 50525 v Európe a UL 44 v Severnej Amerike odkazujú na tieto rámce IEC s ďalšími požiadavkami špecifickými pre jurisdikciu.

Sú zlúčeniny LSZH pre káblové aplikácie drahšie ako PVC?

Náklady na surovinu pre zmes LSZH sú zvyčajne o 30 až 60 % vyššie ako u zmesi PVC ekvivalentnej kvality na kilogramovom základe, predovšetkým preto, že anorganické spomaľovače horenia, ako je trihydrát hliníka (ATH) a hydroxid horečnatý, vyžadujú vysoké úrovne zaťaženia – často 50 až 65 % hmotnosti – na dosiahnutie požadovaného požiarneho výkonu. Výpočty celkových nákladov na inštaláciu pre vyhovujúce káblové systémy v regulovaných prostrediach však musia brať do úvahy náklady na nesúlad s predpismi, vystavenie sa poistnej zodpovednosti a výmenu systému po požiari, čo dôsledne uprednostňuje ekonomiku životného cyklu špecifikácie kábla LSZH.

Môžu byť zlúčeniny LSZH spracované na štandardnom zariadení na vytláčanie PVC?

Zmesi LSZH pre silové káble možno spracovať na konvenčných jednozávitovkových extrudéroch s úpravami závitovkového kompresného pomeru, teplotného profilu valca a konštrukcie lisovnice. Zlúčeniny LSZH sú pri ekvivalentných teplotách spracovania viskóznejšie ako PVC a vyžadujú presnú reguláciu teploty, aby sa predišlo predčasnej aktivácii sieťovacieho činidla v triedach XLPE-LSZH. Väčšina výrobcov káblov, ktorí spracúvajú LSZH po prvýkrát, si pred rozšírením výroby objednáva od dodávateľa materiálu procesný audit špecifický pre zmes.

Aký je rozdiel medzi označeniami LSZH a LSOH alebo LS0H?

LSZH (Low Smoke Zero Halogen), LSOH, LS0H a OHLS (Zero Halogen Low Smoke) sú všetky priemyselné označenia odkazujúce na rovnakú kategóriu materiálu – polymérne zlúčeniny bez obsahu halogénov s nízkymi emisiami dymu pri spaľovaní. Odchýlka v skratke odzrkadľuje skôr odlišné regionálne a priemyselné konvencie než akýkoľvek rozdiel v špecifikácii materiálu alebo zhode s testovacími normami. Dokumentácia IEC používa termín bezhalogénový retardér horenia (HFFR) ako preferované technické označenie pre rovnakú kategóriu zlúčenín.