استانداردهای عملکرد کابل در شرایط آتش سوزی

کابلهای تأخیر انداز شعله
کابلهای تأخیر انداز شعله، برای بکارگیری در شرایطی طراحی شده اند که تحت آن شرایط انتشار شعله در طول مسیر کابل کشی باید به تأخیر بیفتد. به دلیل هزینه نسبتاً کم، کابل های تأخیر انداز شعله به طور گسترد های به عنوان کابلهای ایمن در شرایط آتش بکار گرفته  می شوند. صرف نظر از اینکه این کابلها به صورت تکی یا دست های نصب شده باشند، در حین آتش سوزی ،گسترش شعله به تأخیر می افتد و آتش سوزی در سطح کوچکی محدود میشود، و بنابراین موجب کاهش خطرهای ناشی از انتشار آتش میگردد.

کابلهای کم دود و بدون هالوژن و بازدارنده آتش LSZH کابلهای LSZH ، نه تنها با عملکرد تأخیر انداز آتش شناخته می شوند، بلکه ویژگی عاری بودن از مواد هالوژن را نیز دارند.

بنابراین سبب کاهش انتشار عوامل خورنده و سمی می شوند. حین آتش سوزی، کابلهای LSZH دود و گازهای اسیدی کمتری که می تواند به انسان و تجهیزات گران قیمت آسیب برساند، به محیط اطراف منتشر می کنند.

در مقایسه با کابلهای PVC معمولی، کابلهای LSZH با ویژگی های زیر از هم متمایز می شوند:

۱- تأخیراندازی در انتشار آتش
۲-میزان کم سمی بودن
۳- خروج دود به میزان کم
اما با این وجود، کابلهای PVC معمولی دارای ویژگی های مکانیکی و الکتریکی بهتری هستند.

کابلهای با تصاعد دود کم LSF
این گونه کابلها که میزان کم مواد هالوژنی و خورندگی و تصاعد دود پایین دارند، از نظر عملکردی بین کابلهای بازدارنده آتش و کابلهای LSZH قرار می گیرند. کابلهای LSF نیز حاوی مواد هالوژنی هستند، ولی میزان هالوژن موجود در آنها به مراتب کمتر از کابلهای متداول PVC است. کابلهای LSF عموماً از آمیز های مرکب از PVC بازدارنده شعله و افزودنی هایی که باعث جذب HCL و دود می شوند، تولید می گردند. این مواد موجب بهبود عملکرد کابلهای LSF در شرایط آتش می شوند.

کابل های مقاوم در برابر آتش FR
کابل های مقاوم در برابر آتش به منظور حفظ پایداری مواد در تجهیزات حیاتی اضطراری حین آتش سوزی طراحی شده اند. در این کابلها هر یک از هادیها به طور جداگانه با لایه ای از نوار مقاوم در برابر آتش از جنس میکا/ شیشه پوشانده شده که مانع اتصال کوتاه بین رشته های فاز به فاز و فاز به ارت، حتی در شرایط سوخته شدن عایق می شوند. کابلهای مقاوم در برابر آتش عملکرد یکسانی حتی در شرایط آتش سوزی به همراه پاشش آب یا شوک مکانیکی، از خود نشان می دهند.

رتبه ۶ عملکرد در شرایط آتش
موضوعات اصلی در مورد کابلها از نظر ویژگی های ایمنی آنها در شرایط آتش عبارتند از گسترش شعله، خصوصیات دود زایی و میزان سمی بودن گازهای متصاعد شده. در استاندارد آتش امریکا American Fire Standard موارد در نظر گرفته شده در این رابطه اولاً بیشتر و ثانیاً متفاوت با استاندارد اروپایی است و شامل همه این موارد میشود. در ایالات متحد ه امریکا، باور بر این است که خطر آتش سوزی اساساً به خاطر گاز سمی مونو اکسیدکربن CO متصاعد شده و گرمای برآمده ناشی از تبدیل CO به CO2 در حین آتش سوزی است. بنابراین، کنترل گرمای آزاد شده مهم ترین موضوع در ارتباط با کاهش خطر آتش سوزی است.
با این وجود، در کشورهای اروپایی، خورندگی گازها، چگالی دود و میزان سمی بودن گاز، عواملی با اهمیت یکسان در رابطه با ایمنی
و حفظ جان افراد در حین آتش سوزی در نظر گرفته می شوند.

استانداردهای IEC برای بازدارندگی شعله کمیته اروپایی مهندسی برق European Electrical Committee  عملکرد کابل را در شرایط آتش به سه مقوله طبقه بندی می کند که با عناوین ,  IEC 60332-3 /  IEC 60332-2 / IEC 60332-1 منتشر شده اند:
IEC 60332-1 و ۲- IEC60332 برای بررسی خصوصیات گسترش شعله یک سیم یا کابل تکی بکار می روند.
IEC 60332-3 به منظور بررسی گسترش شعله در کابلهای دسته ای مورد استفاده قرار می گیرد.

استاندارد ۱- IEC 60332 (آزمون شعله بر روی یک سیم عایق شده یا کابل به صورت عمودی)

این استاندارد با جزئیات روش آزمون به منظور بررسی خصوصیات گسترش شعله یک سیم یا کابل تکی بکار گرفته می شود. در این آزمون، یک نمونه ۶۰ سانتی متری از کابل به صورت عمودی در یک محفظه فلزی نصب می گردد و شعله ای به طول ۱۷۵ میلیمتر با زاویه ۴۵ درجه از طریق یک مشعل گازی در نقطه ۴۵۰ میلی متری از بخش گیره بالایی نگه دارنده کابل به کابل مورد نظر اعمال می شود. آن نمونه از کابل در این آزمون مورد قبول واقع می شود که پس از سوختن در زمان مورد نظر، بخش تبدیل شده به زغال یا بخش تحت تأثیر شعله آن به ۵۰ میل ی متری بخش پایینی گیره نگه دارنده بالایی کابل یا ۴۲۵ میلیمتری بالای بخش اعمال شعله نرسد. این روش آزمون برای آزمایش بر روی برخی از سیمهای ریز مناسب نیست زیرا ممکن است هادیهای این کابلها در حین زمان اعمال شعله، ذوب شوند.

آزمون انتشار شعله عمودی بر روی سیم یا کابل

استاندارد ۳- IEC 60332 (آزمون شعله بر روی سیمها و کابلهای دسته ای)

استاندارد ۳- IEC 60332 روشی از آزمون صحه گذاری معمول را برای تعیین توانایی مقاومت کابلهای دسته ای در برابر گسترش آتش تشریح می کند. در این آزمون، نمون های از کابل، مشتمل بر تعدادی کابل به طول ۵/ ۳ متر به صورت عمودی روی نردبانی نصب می شوند که شعله ای از طریق مشعل گازی به مدت زمان مشخص تحت شرایط کنترل شده میزان گاز و هوای ورودی به این کابلها، اعمال می شود. پنج دسته بندی ( FR/A, D, C, B, A) تعریف شده است که از طریق مدت زمان آزمون و حجم مواد غیر فلزی نمونه آزمون از یکدیگر متمایز می شوند. کابل مورد آزمون از نظر الزامات استاندارد زمانی پذیرفته می شود که پس از طی زمان مورد نظر اعمال شعله بخش زغال شده یا تحت تأثیر شعله در کابلها به ارتفاع ۵/ ۲ متری بالای لبه پایینی مشعل نرسد.

استانداردهای مربوط به مقاومت در برابر آتش

آزمون مقاومت در برابر آتش IEC 60331 نمون های از کابل بر روی یک مشعل گازی قرار گرفته و به یک منبع ولتاژ با ولتاژ نامی کابل مربوط متصل می شود. شعله به مدت زمان معین به کابل اعمال میشود. دمای روی کابل بین ۷۵۰ تا ۸۰۰ درجه سلسیوس است. پس از طی زمان مورد نظر ، شعله خاموش و ولتاژ اعمال شده از کابل قطع میشود. پس از ۱۲ ساعت، به نمونه کابل مجدداً جریان برق وصل می شود. در این حالت باید هنوز پایداری مدار برقرار باشد، یعنی اتصال کوتاه بین رشته ها رخ نداده باشد و هادیهای کابل قطع نشوند. بخشهای مختلف این استاندارد به روش آزمون در کابلهای فیبر، دیتا و … همراه با شوک (ضربه) می پردازد.

استانداردهای مربوط به هالوژن و خروج دود، خورندگی و سمی بودن

استاندارد ۱-IEC 60754 (خروج هالوژن)

این استاندارد آزمونی را برای انداز ه گیری گاز اسیدی هالوژن به جز اسید هیدروفلوئوریک متصاعد شده در حین احتراق آمیزه بر پایه پلیمرهای هالوژن دار و آمیز ه هایی با افزودنی های هالوژن دار موجود در ساختار کابل تعیین می کند. هالوژن ها شامل عناصر فلوئور، کلر، برم، ید و استاتین است. همگی این عناصر دارای طبیعتی سمی هستند. در این آزمون، زمانی که کوره تا ۸۰۰ درجه سلسیوس ثبت می شود، یک نمونه یک گرمی در داخل دستگاه قرار میگیرد و HCl جذب محلول هیدروکسید سدیم در آب درون محفظه میشود که با جریان هوا به درون آن راه می یابد. سپس آب را از نظر میزان اسیدی بودن آن با تیتراسیون مورد آزمون قرار می دهند. اگر اسید کلریدریک آزاد شده، کمتر از ۵ میلی گرم در گرم باشد، نمونه کابل را به عنوان LSZH در نظر می گیرند. اگر میزان اسید کلریدریک آزاد شده بین ۵ میلی گرم در گرم تا ۱۵ میلی گرم در گرم باشد، نمونه مورد آزمون را LSF در نظر می گیرند. استاندارد ۱- IEC 60754 را نمی توان برای انداز ه گیری میزان دقیق HCl آزاد شده در حالتی که این میزان کمتر از ۵ میلی گرم در گرم باشد در نظر گرفت.

این آزمون به طور ۱۰۰ % نمی تواند تعیین کند که آیا کابل مورد نظر بدون هالوژن است یا خیر. برای اطمینان بیشتر از اینکه کابل بدون هالوژن است یا نه باید از استاندارد ۲- IEC 60734 بهره گرفت استاندارد ۲- IEC 60754 (خورندگی) این آزمون به تعیین روشی برای انداز ه گیری میزان اسیدی بودن گازهای متصاعد شده در حین احتراق نمونه کابل از طریق انداز ه گیری PH و هدایت الکتریکی آن می پردازد. نمونه مورد آزمون هنگامی پذیرفته می شود که در این آزمون میزان PH در یک لیتر آب کمتر از ۳/ ۴ نباشد و هدایت الکتریکی آن نیز کمتر از ۱۰μs /min به دست آید. هرگاه میزان HCl آزاد شده بین ۲ تا ۵ میلی گرم در گرم باشد، در این صورت نمونه کابل می تواند در استاندارد ۱- IEC 60754 پذیرفته شود و اگر میزان PH آن از ۳/ ۴ کمتر باشد از نظر معیارهای استاندارد ۲- IEC 60754 مورد قبول نیست.

استاندارد ۱-IEC 61034 (میزان خروج دود)
این استاندارد روش آزمون برای تعیین چگالی دود است. در محفظه مکعبی به ابعاد ۳ متر میزان عبور نور در محیط محفظه از میان دود ایجاد شده کابل الکتریکی در حین سوختن انداز ه گیری می شود. یک پرتو نوری برآمده از پنجره ای واقع در این محفظه به یک فوتوسل متصل به ثبّات واقع در پنجر ه مقابل می تابد. این ثبات قابلیت تنظیم برای ثبت از ۰% یعنی تیرگی کامل تا گذردهی کامل نور ۱۰۰ % را داراست. یک نمونه یک متری از کابل را در میان محفظه تحت شرایط آتش قرار می دهند. حداقل میزان گذردهی نور ثبت می شود و نتیجه به صورت درصد گذردهی نور بیان می شود.
نمونه ای در این آزمون  ۱- IEC 61034  و  ۲- IEC 61034 پذیرفته می شود که این میزان تعریف شده در آن از ۶۰ % بیشتر باشد. هرچه گذردهی نور بیشتر باشد، به این معنی است که میزان دود کمتری در حین سوختن کابل متصاعد شده است.

استاندارد ۲- ISO4589 (شاخص اکسیژن  LOI )

این استاندارد روشی برای بررسی شاخص اکسیژن مواد در ارتباط با آزمون تعیین شده در استاندارد ASTMD 2863 اندازه گیری حداقل غلظت اکسیژن برای پشتیبانی از حداقل شمع مانند پلاستیک ها است. در دمای محیط هر گاه میزان اکسیژن موجود در هوا از شاخص اکسیژن بیشتر شود، مواد مورد نظر تحت آن شرایط به سوختن ادامه می دهند.

هر چه شاخص اکسیژن بالاتر باشد، کابل دارای خاصیت تأخیراندازی بیشتری در شعله است مثلاً اگر شاخص اکسیژن مواد ۲۱ % باشد، به آن معنی است که مواد حتی در دمای اتاق نیز به سوختن ادامه می دهند، زیرا در دمای اتاق میزان درصد اکسیژن موجود ۲۱ % است. به طور کلی، شاخص اکسیژن کابلهای LSZH بین ۳۳ % تا ۴۲ % است.

نشریه داخلی صنعت سیم و کابل – شماره پنجاه و هشتم – بهار ۱۳۹۴

ترجمه: مهندس محمدباقر پورعبداله
(کارشناس صنایع)

بیشتر بخوانید :

• آزمون انتشار شعله عمودی بر روی سیم یا کابل
• گرانول های مقاوم در برابر گسترش شعله
• استانداردهای مربوط به رفتار کابل در شرایط آتش
• سیم و کابل – مقاله سیم و کابل – کابل های ضد آتش
• روکش کابل های ضد آتش