مركبات LSZH لكابلات الطاقة: السلامة من الحرائق والأداء

عندما يشتعل حريق كابل في نفق أو مركز بيانات أو مبنى شاهق، فإن المادة المحيطة بالموصلات تحدد ما إذا كان يمكن للركاب الإخلاء بأمان أو سيتم التغلب عليهم بالدخان السام وغير الشفاف. مركبات LSZH لكابلات الطاقة توجد لحل هذه المخاطر بالضبط - توفير عزل خالٍ من الهالوجين وتغليف يمنع انتشار اللهب، ويقلل من كثافة الدخان، ويزيل انبعاث غاز كلوريد الهيدروجين المسبب للتآكل الذي يجعل حرائق الكابلات البلاستيكية التقليدية مميتة للغاية.

0.5% الحد الأقصى لمحتوى الهالوجين وفقًا لمعيار إيك 60754-1

60% تقليل الكثافة الضوئية للدخان مقابل احتراق الكابلات البلاستيكية

90 درجة مئوية درجة حرارة التشغيل المستمر لدرجات LSZH القياسية

250 درجة مئوية تحمل الدائرة القصيرة لتركيبات LSZH المستندة إلى XLPE

ما هي مركبات LSZH المستخدمة في عزل كابلات الطاقة؟

مركبات LSZH لكابلات الطاقة — الهالوجين منخفض الدخان، المعين أيضًا LS0H أو LSOH — عبارة عن تركيبات بوليمر لدن بالحرارة أو مترابطة تستخدم كطبقة عزل أولية فوق الموصلات وكغلاف خارجي يحمي مجموعة الكابلات. السمة المميزة لها هي الغياب التام للكلور والبروم والفلور والهالوجينات الأخرى التي تولد غازات حمضية سامة عند حرقها.

في تطبيقات كابلات الطاقة، تخدم مواد LSZH ثلاثة أدوار هندسية متزامنة: العزل الكهربائي للحفاظ على سلامة العزل الكهربائي بين الموصل والأرض، والحماية الميكانيكية ضد التآكل وإجهاد التركيب، والسلامة السلبية من الحرائق من خلال تثبيط اللهب وإخماد الدخان. لا يوجد أي بلاستيك حراري تقليدي - بما في ذلك PVC أو XLPE أو EPR - يفي بجميع الأدوار الثلاثة مع ملف تعريف أداء السلامة من الحرائق الذي تحققه LSZH.

التعريف الفني

مركب كابل LSZH عبارة عن مصفوفة بوليمر خالية من الهالوجين - تعتمد عادةً على البولي أوليفين، أو أسيتات فينيل الإيثيلين (EVA)، أو البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) الممزوج بمثبطات اللهب غير العضوية مثل ثلاثي هيدرات الألومنيوم (ATH) أو هيدروكسيد المغنيسيوم - تم إعداده لتلبية معايير IEC 60332، وIEC 60754، وIEC 61034 لانتشار اللهب، وانبعاث الغاز الحمضي، وكثافة الدخان. على التوالي.

لماذا تعتبر مركبات LSZH مطلوبة للسلامة من الحرائق في أنظمة الكابلات

يتم فرض مركبات LSZH بموجب لوائح السلامة من الحرائق في بيئات البنية التحتية المغلقة والمزدحمة والحيوية لأن مواد الكابلات المهلجنة التقليدية تنتج منتجات احتراق ثانوية أكثر فتكًا من النار نفسها. عندما يحترق كابل PVC، فإنه يطلق غاز كلوريد الهيدروجين (HCl) بتركيزات تشكل خطرًا مباشرًا على الحياة والصحة (IDLH) بمعدل 50 جزءًا في المليون - وهي عتبة يتم الوصول إليها في غضون دقائق في حريق فضائي مغلق.

أنظمة السكك الحديدية والمترو

يفرض المعيار EN 45545-2 كابل LSZH في جميع أنحاء البنية التحتية للسكك الحديدية تحت الأرض في الاتحاد الأوروبي. أكمل نفق القناة ومترو أنفاق لندن برامج التحويل الكاملة إلى LSZH بعد حريق كينغز كروس عام 1987، والذي أسفر عن مقتل 31 شخصًا.
مراكز البيانات وغرف الخادم

يحدد NFPA 75 وTIA-942 كابل LSZH المكتمل في مساحات إدارة الكابلات ذات الأرضية المرتفعة والعلوية حيث تؤدي إعادة تدوير تدفق الهواء إلى تسريع توزيع الغاز السام في جميع أنحاء المنشأة.
المنشآت البحرية والبحرية

تتطلب المواصفة القياسية IEC 60092-350 تغليف LSZH لكابلات الطاقة والتحكم على متن السفن. تجعل هندسة السفينة المغلقة إخلاء غاز الهالوجين أمرًا مستحيلًا أثناء حدوث حريق، مما يجعل الامتثال لـ LSZH أحد متطلبات بقاء الطاقم.
محطات الطاقة النووية

تحدد المواصفة القياسية IEC 60780 كبل LSZH المؤهل للدوائر ذات السلامة الحرجة في المنشآت النووية، حيث قد يؤدي غاز حمض الهيدروكلوريك المتآكل الناتج عن احتراق كابل PVC إلى الإضرار بسلامة أجهزة التحكم في المفاعل أثناء حدث الحريق.
المباني الشاهقة

يشير كل من IBC 2021 وBS 9999 إلى متطلبات الكابلات منخفضة السمية لرافعات الكابلات الرأسية ومناطق مسارات الهروب في المباني التي يتجاوز ارتفاعها 18 مترًا، حيث يعمل تدفق الهواء ذو تأثير المكدس على تسريع انتقال غاز الاحتراق لأعلى عبر الأرضيات المشغولة.

مركبات LSZH مقابل مركبات PVC لكابلات الطاقة

فرق الأداء بين مركبات LSZH لكابلات الطاقة ومركبات PVC قابلة للقياس الكمي عبر كل معلمة ذات صلة بالحرائق. يحتفظ PVC بمزايا التكلفة والمرونة في البيئات الصناعية المفتوحة جيدة التهوية؛ يعد LSZH هو الاختيار الإلزامي حيثما تكون سلامة الإنسان أو استمرارية المعدات أثناء حدث الحريق هي أولوية التصميم.

الملكية	مجمع LSZH	مركب بي في سي	معيار الاختبار
محتوى الهالوجين	أقل من 0.5%	28 - 35% (كلور)	IEC 60754-1
كثافة الدخان الضوئية	أقل من 60% (الحد الأدنى لانتقال الضوء أعلى من 60%)	أقل من 20% انتقال الضوء	إيك 61034-2
انبعاث الغاز الحمضي (حمض الهيدروكلوريك)	أقل من 0.5% HCl equivalent	18 - 22% حمض الهيدروكلوريك بالوزن	إيك 60754-2
أقصى درجة حرارة التشغيل المستمر	90 درجة مئوية (105°C for high-temp grades)	70 درجة مئوية قياسية / 90 درجة مئوية درجة الموارد البشرية	إيك 60811-1
انتشار اللهب (عموديًا)	إطفاء ذاتي — يتوافق مع المواصفة إيك 60332-1	يمر مع إضافات مثبطات اللهب	IEC 60332-1
أداء الانحناء البارد	يمر عند -15 درجة مئوية إلى -40 درجة مئوية حسب الدرجة	يمر عند مستوى -15 درجة مئوية	إيك 60811-504

مركبات LSZH في أنظمة كابلات الطاقة ذات الجهد العالي

مركبات LSZH لكابلات الطاقة تم تصميمها بالكامل للنشر في أنظمة الكابلات ذات الجهد المتوسط (MV) والجهد العالي (HV) التي تعمل من 6 كيلو فولت إلى 500 كيلو فولت عند صياغتها كمركبات أغلفة LSZH (XLPE-LSZH) المتقاطعة. تعمل عملية الربط المتقاطع - التي يتم تحقيقها من خلال الربط المتقاطع للبيروكسيد أو السيلاني - على رفع الأداء الحراري والميكانيكي والعازل للبوليمر الأساسي LSZH بشكل كبير بما يتجاوز ما تحققه درجات اللدائن الحرارية القياسية.

الجهد المنخفض

ما يصل إلى 1 كيلو فولت

عزل وتغليف LSZH من البلاستيك الحراري القياسي. يتم تطبيقه في بناء الأسلاك وكابلات الدرج ودوائر الأجهزة. أوسع مجموعة من درجات مركب LSZH وخيارات المعالجة.

الجهد المتوسط

1 كيلو فولت - 36 كيلو فولت

عزل داخلي XLPE-LSZH مع طبقات شاشة شبه موصلة. يستخدم في التوزيع تحت الأرض، ومغذيات المصانع الصناعية، وكابلات إمداد الجر بالسكك الحديدية وفقًا للمواصفة IEC 60502-2.

الجهد العالي

36 كيلو فولت - 500 كيلو فولت

غلاف خارجي LSZH متقاطع فوق عزل XLPE. يتم تطبيقه في الوصلات البينية لشبكات النقل، وكابلات تصدير الرياح البحرية، ووصلات الطاقة تحت سطح البحر التي تتطلب سلامة العزل الكهربائي عالي الجهد وأداء الحريق LSZH في طبقة الغلاف.

المتانة والمقاومة للحرارة لمركبات LSZH في خدمة الكابلات

المتانة الميكانيكية والحرارية طويلة المدى مركبات LSZH لكابلات الطاقة تم الاستشهاد به تاريخيًا باعتباره قيدًا مقابل PVC في بيئات التثبيت الصعبة. لقد نجحت تركيبات LSZH المترابطة التي تم تطويرها منذ عام 2010 في سد هذه الفجوة بشكل كبير، حيث حققت عمر خدمة تصميمي يصل إلى 30 عامًا بموجب بروتوكولات التقادم الحراري IEC 60216 التي تتوافق مع معايير تصميم كابلات النقل الحديثة.

تتضمن معلمات المتانة الرئيسية لتحديد المهندسين الاستطالة عند الاحتفاظ بالكسر بنسبة تزيد عن 50% بعد التعتيق الحراري لمدة 7 أيام عند 135 درجة مئوية (IEC 60811-401)، والاحتفاظ بقوة الشد بنسبة تزيد عن 70% بعد التعرض للأشعة فوق البنفسجية لمدة 1000 ساعة، وأداء مقاومة الزيت للكابلات المثبتة في البيئات الصناعية التي تحتوي على سائل هيدروليكي أو زيت محولات. يسمح اختيار الدرجة عبر هذه المعلمات مركبات LSZH لكابلات الطاقة لتتناسب بدقة مع الخطورة البيئية لأي تطبيق تركيب.

الأسئلة المتداولة

ما هي المعايير التي تحكم مركبات LSZH لكابلات الطاقة؟

المعايير الدولية الرئيسية التي تحكم مركبات LSZH لكابلات الطاقة هي IEC 60754-1 وIEC 60754-2 لمحتوى الهالوجين وتآكل الغاز الحمضي، وIEC 61034-2 لقياس كثافة الدخان، وIEC 60332-1 وIEC 60332-3 لانتشار اللهب أحادي الكابل والكابل المجمع، وسلسلة IEC 60811 للخصائص الميكانيكية والحرارية للمركب. تشير المعايير الإقليمية بما في ذلك EN 50525 في أوروبا وUL 44 في أمريكا الشمالية إلى أطر IEC هذه مع متطلبات إضافية خاصة بالولاية القضائية.

هل مركبات LSZH أغلى من PVC في تطبيقات الكابلات؟

عادة ما تكون تكاليف المواد الخام لمركب LSZH أعلى بنسبة 30 إلى 60% من مركب PVC من الدرجة المكافئة على أساس الكيلوجرام الواحد، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى أن مثبطات اللهب غير العضوية مثل ثلاثي هيدرات الألومنيوم (ATH) وهيدروكسيد المغنيسيوم تتطلب مستويات تحميل عالية - في كثير من الأحيان 50 إلى 65% بالوزن - لتحقيق الأداء المطلوب ضد الحرائق. ومع ذلك، يجب أن تأخذ حسابات التكلفة الإجمالية المثبتة لأنظمة الكابلات المتوافقة في البيئات المنظمة في الاعتبار تكلفة عدم الامتثال التنظيمي، والتعرض لمسؤولية التأمين، واستبدال النظام بعد حدوث حريق، وهو ما يفضل باستمرار اقتصاديات دورة حياة مواصفات كابل LSZH.

هل يمكن معالجة مركبات LSZH على معدات بثق PVC القياسية؟

مركبات LSZH لكابلات الطاقة يمكن معالجتها على أجهزة بثق تقليدية أحادية اللولب مع تعديلات على نسبة ضغط اللولب وملف درجة حرارة البرميل وتصميم القالب. تكون مركبات LSZH أكثر لزوجة من PVC عند درجات حرارة المعالجة المكافئة وتتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة لتجنب التنشيط المبكر للرابط المتقاطع في درجات XLPE-LSZH. تقوم معظم الشركات المصنعة للكابلات التي تقوم بمعالجة LSZH لأول مرة بإجراء تدقيق للعملية الخاصة بالمركب من مورد المواد قبل توسيع نطاق الإنتاج.

ما هو الفرق بين تسميات LSZH و LSOH أو LS0H؟

LSZH (منخفض دخان الهالوجين)، وLSOH، وLS0H، وOHLS (منخفض دخان الهالوجين) كلها تسميات صناعية تشير إلى نفس فئة أداء المواد - مركبات البوليمر الخالية من الهالوجين مع انبعاث دخان منخفض تحت الاحتراق. يعكس الاختلاف في الاختصار اتفاقيات إقليمية وصناعية مختلفة بدلاً من أي اختلاف في مواصفات المواد أو الامتثال لمعايير الاختبار. تستخدم وثائق IEC مصطلح مثبطات اللهب الخالية من الهالوجين (HFFR) كتسمية فنية مفضلة لنفس فئة المركب.