Kable ognioodporne według norm brytyjskich i niemieckich

fot. TELE-FONIKA Kable Sp. z o.o. S.K.A.

Konstrukcje i testy W niniejszym artykule dokonano przeglądu wybranych, istniejących konstrukcji kabli ognioodpornych oraz wymagań testów ogniowych, które muszą być spełnione w celu zagwarantowania odpowiedniego poziomu bezpieczeństwa instalacji kablowej podczas pożaru. W szczególności zaprezentowano wymagania norm brytyjskich oraz niemieckich odnośnie stosowanych konstrukcji kabli ognioodpornych, ich klasyfikacji ogniowej oraz wymagań testów.

Wprowadzenie

Kable ognioodporne, znane również jako kable bezpieczne tub kable z zachowaniem ciągłości funkcji, są szeroko używane w przemyśle budowlanym i konstrukcyjnym jako część systemów ochrony przeciwpożarowej. Podobnie jak inne kable bez-halogenowe typu HFFR, również i te wyroby charakteryzuje ograniczone rozprzestrzenianie płomienia podczas pożaru oraz zredukowana emisja dymów (w szczególności gazów korozyjnych i toksycznych). Jednakże Ich kluczową rolą w systemie bezpieczeństwa przeciwpożarowego jest zachowanie w określonym przedziale czasowym ciągłości pracy obwodu elektrycznego podczas pożaru. Na podstawie doświadczeń wynikających z prac badawczych, jakie były realizowane nad zachowaniem się kabli w czasie pożaru, oraz badań związanych z bezpieczeństwem pożarowym w budynkach, opracowano szereg narodowych I międzynarodowych norm dotyczących konstrukcji kabli oraz określających sposób ich testowania i kryteria akceptacji.

fot. telefonika

Kable oraz testy ogniowe według norm brytyjskich

Jednym z podstawowych dokumentów, stosowanych w Wielkiej Brytanii podczas projektowania, instalacji i odbioru systemów przeciwpożarowych jest norma BS 5839-1 Dokument ten. w rozdziale 26. zawiera rekomendacje odnośnie stosowania kabli na potrzeby projektowania instalacji przewodzących prąd, wprowadzając dwa różne poziomy odporności ogniowej: Standard I Enhanced.

Kable o standardowej odporności na ogień rekomendowane są do użytku ogólnego i są zdefiniowane jako wyroby spełniające wymagania normy BS EN 50200 |2|. klasa PH 30 oraz wymaga¬nia normy BS 8434-1 |3|. Z kolei kable o zwiększonej odporności na ogień rekomendowane są do użytku w instalacjach, gdzie wymagany jesl przedłużony czas podtrzymania funkcji systemu na wypadek pożaru. Przykładami miejsc potencjalnego zastosowania tych kabli są budynki użyteczności publicznej, lub inne konstrukcje budowlane, w których czas przebywania ludzi w strefach ewakuacji może być wydłużony. Z uwagi na wyższy poziom odporności, kable te muszą spełniać kryteria akceptacji dla klasy PH 120 wg normy BS EN SO200. oraz wymagania normy BS 813-1-2 |4|. Rekomendacje normy BS 5839-1 w zakresie klasyfikacji Standard i Enhanced spełniają produkowane przez Tele-Fonika Kable kable typu FLAME-X 950 i ELA-ME-X 950 Enhanced, zgodne z normą BS 7629-1 |5|-

Konstrukcje tych kabli (Rys. 1a i 1b) są zdeterminowane wymaganiami normy przedmiotowej BS 7629-1, a także wymogami testów ogniowych.
Podstawową różnicą w budowie kabli jest zastosowanie we FLAME -X 950 Enhanced separatora na żyle w postaci taśmy mikowej. Taśma mikowa jest kompozytem złożonym z papieru mikowego osadzonego za pomocą specjalnej żywicy silikonowej na podłożu wykonanym z siatki szklanej. Taśma ta stanowi zna¬komitą barierę ogniową (w zależności od rodzaju zastosowanego papieru mikowego jest odporna na działanie temperatur w zakresie IO0O-I200*C |6| oraz, co równie istotne jest bardzo dobrym Izolatorem dielektrycznym.

Z uwagi na posiadane własności taśma mikowa stanowi pierwszą, podstawową izolację żył kabla na wypadek pożaru, a jej zastosowanie w kablach FLAME-X 950 Enhanced wynika wprost z rygorystycznych wymagań narzuconych przez normę BS 5839-1. Zgodnie z tymi wymaganiami kable typu Enhanced muszą przejść pozytywnie test wg BS EN 50200 dla kategorii PH I20oraz test wg BS8434-2.
W próbie palności dla PH 120 kabel poddany jest jednocześnie działaniu płomienia o temperaturze (830º)C i narażony na wstrząs mechaniczny, którego źródłem jest pręt stalowy, opadający z częstotliwością raz na 5 minut na niepalną tablicę, do której przymocowana jest próbka. Przez cały czas trwania testu żyły kabla oraz inne elementy metaliczne są włączone w obwód elektryczny pod napięciem. Klasyfikacja PH 120 wymaga, aby test był kontynuowany bez zakłóceń przez 120 minut tj. aby została zachowana ciągłość obwodu elektrycznego oraz nie wystąpiło zwarcie pomiędzy elementami metalowymi konstrukcji kabla oraz uziemiającymi.

Norma BS 8434-2 bazuje w dużej mierze na melodyce badań zawartych w BS EN 50200. wprowadzając dodatkowo, bardziej rygorystyczne zapisy dotyczące warunków testu. Badanie, podobnie jak w przypadku klasyfikacji PH 120. trwa dwie godziny, z tym, że temperatura płomienia wynosi (930)ºC, a kabel jest jednocześnie poddany wstrząsom mechanicznym oraz dodatkowo, przez całą drugą godzinę trwania testu - spryskiwany wodą.

Wymagania normy BS 8434-1 oraz klasyfikacji PH 30 wg BS EN 502O0 w stosunku do kabli klasy Standard są zdecydowanie mniej rygorystyczne i dlatego nie wymagają zastosowania w konstrukcji kablowej dodatkowej izolacji w postaci taśmy mikowej. Do obu testów stosowane są identyczne stanowiska badawcze i metody jak przypadku badań dla klasy Enhanced, natomiast zredukowany jest w sposób Istotny czas przebywania próbek w ogniu (do 30 minut).

Niezależnie od zapisów normy BS 5839-1 oba typy kabli muszą być poddane szeregowi innych testów palności, wynikających z wymagali normy BS 7629-1.
W zakresie odporności ogniowej obie konstrukcje oferowane przez TF Kable są dodatkowo badane na zachowanie ciągłości obwodu wg wymagań normy BS 6387|7| dla kategorii C, W i Z, przy czym dla każdej z tych kategorii testy przeprowadza się osobno.

Test przeprowadzany wg kategorii „C" (odporności na ogień o temperaturze (950)ºC wymaga, oby przez trzy godziny trwania testu została zachowana ciągłość obwodu i nie nastąpiło zwarcie obwodu pomiarowego. Test według kategorii „W" (odporności na ogień przy równoczesnym działaniu wody) przeprowadzany jest w temperaturze (650)ºC i trwa 30 minut. Przez pierwsze piętnaście minut próbka przebywa w samym ogniu, po czym na jej powierzchnię zostaje podana woda, której źródłem jest tryskacz przeciwpożarowy. W pró¬bie palności według kategorii „Z” kabel poddany jest przez 15 minut jednoczesnemu działaniu płomienia o temperaturze (950)ºC oraz wstrząsom mechanicznym wywoływanym prętem metalowym który opada z częstotliwością 2 razy na minutę na tablicę, do której przymocowana jest próbka.

Ofertę Tele-Fonika Kable w zakresie kabli ognioodpornych na rynek angielski uzupełniają kable zbrojone FLAME-X 950 Power 0,6/1 kV wg BS 7846 |8|, kat, F2 i jednożyłowe FLAME-X 950 Single 0,6/lkV. produkowane w-oparciu o BS 7211 |9|.



Kable FLAME-X 950 Power (Rys, 2a), spełniające wymagania BS 6387, kat. C, W, Z, przeznaczone do układania na stale, mogą być stosowane w zarówno w obszarach przemysłowych jak i budynkach użyteczności publicznej.
Z uwagi na swoją konstrukcję (zbrojenie drutami stalowymi) kable te mogą być układane w miejscach, gdzie istnieje potencjalne ryzyko uszkodzenia mechanicznego.

Kable typu FI.AMr!-X 950 Single (Rys. 2b) są produkowane generalnie według normy BS 7211, przy czym na żyle jest dodatkowo zastosowany separator w postaci taśmy mikowe). Powinny być instalowane w systemach, w których kabel jest chroniony za pomocą, metalowej rury kablowej lub korytka.

Wszystkie wymienione wyżej konstrukcje kablowe, oprócz badań na zachowanie ciągłości funkcji, muszą spełniać wymagania szeregu innych testów dotyczących ich zachowania podczas pożaru. Do testów tych należą: rozprzestrzenianie płomienia na pojedynczym kablu wg EN 60332-1-2, rozprzestrzenianie płomienia na wiązce kabli wg IEC 60332-3-24 (w przypadku kabli zbrojonych), badanie gęstości dymów wg EN 61034-2, oraz korozyjności i kwasowości gazów wg BS EN 50267-2-1. 

Kable oraz testy ogniowe według norm niemieckich

Podstawowym dokumentem stosowanym w Niemczech, dotyczącym palności materiałów budowlanych i elementów konstrukcyjnych jest norma DIN 4102|10|, która w części 12 przedstawia badania służące do oceny podtrzymania funkcji instalacji kablowych w czasie pożaru, w warunkach zbliżonych do rzeczywistości. Najbardziej istotną cechą odróżniającą tę normę od BS 5839-1 jest zakres zastosowania obejmujący nie tylko same kable, lecz kompletną instalację, łącznie z zastosowanym osprzętem takim jak konstrukcje nośne, elementy połączeniowe, uchwyty. W swoim zamierzeniu norma DIN 4102-12 określa kryteria badań niezbędne do spełnienia wymagań nadzoru budowlanego odnośnie zaclwwa-nu funkcji (ciągłości) instalacji kablowych. Przykładami takich instalacji są wyciągi pożarnicze, systemy wzroslu ciśnienia wody gaśniczej, instalacje oświetleń awaryjnych oraz przeciwpożarowe systemy alarmowe.



Podobnie jak norma BS 5839-1, norma niemiecka wprowadza klasyfikacje dotyczącą zachowania funkcji, podając trzy klasy: E30, E60 oraz E90. Warunkiem zachowania funkcji dla klasy E30 jest brak zwarcia oraz przerw w przepływie prądu w badanej instalacji przez czas nie krótszy niż 30 minut. Analogicznie, w przylądku klasy E60 czas ten wynosi 60 minut, a w przypadku klasy E90 - 90 minut.

Do przeprowadzenia badania wykorzystuje się specjalnie zaprojektowany piec (Rys. 3), umożliwiający testowanie kompletnej instalacji elektrycznej zawierającej różne trasy kablowe, składające się na przykład i kabli zamocowanych na uchwytach, korytkach lub drabinkach (Rys. 4).



Parametry pracy pieca muszą być dobrane i kontrolowane w taki sposób, aby przez cały czas trwania testu średnia temperatura w piecu wzrastała według standardowej krzywej wzrostu temperatury ISO 834. Zgodnie z jej przebiegiem, po 30 minutach trwania testu (wymaganych dla klasy E30) temperatura panująca w piecu wynosi ok. 840ºC, po 60 minutach (klasa E60) ok. 950ºC a po 90 minutach więcej niż 1000ºC.

Bardzo ostre wymagania normy dla klasy E90 determinują, podobnie jak w przypadku klasy Enhanced wg BS 5839-1, zastosowanie specjalnych materiałów izolacyjnych do konstrukcji testowanych kabli. Izolacja oferowanych przez TF Kable kabli elektroenergetycznych (N)HXH FE180/E90 i (N)HXCH FE180/E90, (Rys. 5), produkowanych w oparciu o normę DIN VDE 0266 |11|, wykonana jest ze specjalnej mieszanki gumy silikonowej typu „hard ash”.

Specjalne izolacyjne właściwości tej mieszanki wynikają ze sposobu spalania tego tworzywa. Produkty pochodzące ze spalania tej mieszanki tworzą, trwałą, twardą barierę w postaci rurki ceramicznej, która przylega do powierzchni żyły. Degradacja parametrów die-lektrycznych spalonej izolacji jest na tyle mała, że pozwala na kontynuowanie testu bez zakłóceń do 90 minuty, to jest do osiągnię¬cia temperatury około 1000ºC.

Badania wg DIN 4102-12 nie są jedynymi, jakie są wykonywane na kablach typu (N)HXH FE180/E90 i (N)HXCH FEI180/E90. Dodatkowe testy ogniowe obejmują, badania ciągłości obwodu wg IEC 60331-21, rozprzestrzeniania płomienia na pojedynczym kablu wg EN 60332-1-2, rozprzestrzeniania płomienia na wiązce kabli wg IEC 60332-3-22, badania emisji dymów wg EN 61034-2 oraz korozyjności i kwasowości gazów wg IEC 60754-2.




Podsumowanie

Duża różnorodność testów, warunki akceptacji podyktowane wymogami norm, a przede wszystkim przeznaczenie kabli ognioodpornych sprawiają, że projekt konstrukcji każdego kabla ognioodpornego musi uwzględniać wiele aspektów związanych nic tylko z samą normą przedmiotową, dającą wytyczne do wykonania Libia, lecz również wynikających z natury przeprowadzanych testów. Wytyczne odnośnie metodologii przeprowadzania testów oraz kryteria akceptacji zawarte w przytoczonych w niniejszym artykule normach, mają, według ich autorów, jak najlepiej odzwierciedlać realne zagrożenie i warunki panujące podczas pożaru. Jednakże w zależności od komitetów naukowych oraz normalizacyjnych, w których te normy powstają, koncepcje symulacji pożaru i oceny jego skutków są różne. Normy brytyjskie ograniczają się do testów przeprowadzanych na samych kablach, w których symulowane są wstrząsy mechaniczne oraz oddziaływanie wodnej instalacji przeciwpożarowej. Norma niemiecka natomiast nie ujmuje aspektów związanych ze wstrząsami bądź penetracją wody, przewiduje jednakże, w odróżnieniu od norm brytyjskich, badanie kompletnego łysieniu, który, podobnie jak kabel, może ulegać degradacji podczas pożaru. Należy również podkreślić, że obie normy nie uwzględniają wzrostu rezystancji żył kabla wywołanego przyrostem temperatury, który w skrajnych przypadkach może być bardzo znaczący.

Źródło: tfkable.pl