สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ: ความปลอดภัยจากอัคคีภัยและประสิทธิภาพ

เมื่อไฟไหม้สายเคเบิลติดไฟในอุโมงค์ ศูนย์ข้อมูล หรืออาคารสูง วัสดุที่อยู่รอบๆ ตัวนำจะกำหนดว่าผู้อยู่อาศัยสามารถอพยพได้อย่างปลอดภัยหรือถูกควันพิษและทึบแสงเอาชนะได้ สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ เกิดขึ้นเพื่อแก้ไขความเสี่ยงนั้นอย่างแน่นอน - ส่งมอบฉนวนและเปลือกที่ปราศจากฮาโลเจนซึ่งยับยั้งการแพร่กระจายของเปลวไฟ ลดความหนาแน่นของควันให้เหลือน้อยที่สุด และกำจัดการปล่อยก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนซึ่งทำให้สายไฟ PVC ทั่วไปเกิดเพลิงไหม้ถึงอันตรายถึงชีวิต

สารประกอบ LSZH ใช้สำหรับฉนวนสายไฟคืออะไร?

สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ — ฮาโลเจนไร้ควันต่ำ หรือที่เรียกว่า LS0H หรือ LSOH — เป็นสูตรเทอร์โมพลาสติกหรือโพลีเมอร์เชื่อมโยงข้ามที่ใช้เป็นชั้นฉนวนหลักเหนือตัวนำและเป็นปลอกด้านนอกที่ปกป้องชุดสายเคเบิล คุณลักษณะที่กำหนดคือการไม่มีคลอรีน โบรมีน ฟลูออรีน และฮาโลเจนอื่นๆ โดยสิ้นเชิงซึ่งก่อให้เกิดก๊าซกรดพิษเมื่อถูกเผา

ในการใช้งานสายไฟ วัสดุ LSZH มีบทบาททางวิศวกรรมพร้อมกันสามบทบาท: ฉนวนไฟฟ้าเพื่อรักษาความสมบูรณ์ของไดอิเล็กทริกระหว่างตัวนำและดิน การป้องกันทางกลจากการเสียดสีและความเครียดในการติดตั้ง และความปลอดภัยจากอัคคีภัยแบบพาสซีฟผ่านสารหน่วงไฟและการระงับควัน ไม่มีเทอร์โมพลาสติกธรรมดาชนิดเดียว รวมถึง PVC, XLPE หรือ EPR ที่ตอบสนองทั้งสามบทบาทด้วยโปรไฟล์ประสิทธิภาพความปลอดภัยจากอัคคีภัยที่ LSZH บรรลุผล

เหตุใดจึงต้องใช้สารประกอบ LSZH เพื่อความปลอดภัยจากอัคคีภัยในระบบเคเบิล

สารประกอบ LSZH ได้รับการควบคุมโดยกฎระเบียบด้านความปลอดภัยจากอัคคีภัยในสภาพแวดล้อมโครงสร้างพื้นฐานแบบปิด ที่มีการเข้าใช้พื้นที่สูง และมีความสำคัญ เนื่องจากวัสดุเคเบิลฮาโลเจนแบบทั่วไปก่อให้เกิดผลพลอยได้จากการเผาไหม้ที่มีอันตรายถึงชีวิตมากกว่าตัวเพลิงเอง เมื่อสาย PVC ไหม้ จะปล่อยก๊าซไฮโดรเจนคลอไรด์ (HCl) ที่ความเข้มข้นที่เป็นอันตรายต่อชีวิตและสุขภาพ (IDLH) ทันทีที่ 50 ส่วนในล้านส่วน ซึ่งถึงเกณฑ์ภายในไม่กี่นาทีเมื่อเกิดเพลิงไหม้ในพื้นที่ปิด

• ระบบรางและรถไฟใต้ดิน
  EN 45545-2 กำหนดให้สายเคเบิล LSZH ทั่วทั้งโครงสร้างพื้นฐานรถไฟใต้ดินในสหภาพยุโรป Channel Tunnel และ London Underground เสร็จสิ้นโครงการแปลง LSZH อย่างเต็มรูปแบบหลังเหตุเพลิงไหม้ที่ King's Cross ในปี 1987 ซึ่งทำให้มีผู้เสียชีวิต 31 ราย
• ศูนย์ข้อมูลและห้องเซิร์ฟเวอร์
  NFPA 75 และ TIA-942 ระบุสายเคเบิล plenum LSZH ในพื้นที่จัดการสายเคเบิลแบบยกพื้นและเหนือศีรษะ ซึ่งการไหลเวียนของอากาศจะเร่งการกระจายก๊าซพิษทั่วทั้งโรงงาน
• การติดตั้งทางทะเลและนอกชายฝั่ง
  IEC 60092-350 ต้องใช้ปลอก LSZH สำหรับสายไฟและสายควบคุมของบอร์ดเรือ รูปทรงของภาชนะปิดทำให้การอพยพก๊าซฮาโลเจนเป็นไปไม่ได้ในระหว่างเกิดเพลิงไหม้ ทำให้การปฏิบัติตาม LSZH เป็นข้อกำหนดในการอยู่รอดของลูกเรือ
• สถานีไฟฟ้านิวเคลียร์
  IEC 60780 ระบุสายเคเบิล LSZH ที่ผ่านการรับรองสำหรับวงจรที่มีความสำคัญด้านความปลอดภัยในโรงงานนิวเคลียร์ ซึ่งก๊าซ HCl ที่มีฤทธิ์กัดกร่อนจากการเผาไหม้ของสายเคเบิล PVC จะทำให้ความสมบูรณ์ของอุปกรณ์ควบคุมเครื่องปฏิกรณ์ลดลงในระหว่างที่เกิดเพลิงไหม้
• อาคารสูง
  IBC 2021 และ BS 9999 อ้างอิงถึงข้อกำหนดสายเคเบิลที่มีความเป็นพิษต่ำสำหรับตัวยกสายเคเบิลแนวตั้งและโซนเส้นทางหลบหนีในอาคารที่ยาวเกิน 18 เมตร ซึ่งการไหลเวียนของอากาศที่มีผลกระทบจากกองซ้อนจะช่วยเร่งการอพยพของก๊าซที่เผาไหม้ขึ้นไปด้านบนผ่านพื้นที่ที่ถูกครอบครอง

สารประกอบ LSZH กับสารประกอบพีวีซีสำหรับสายไฟ

ความแตกต่างด้านประสิทธิภาพระหว่าง สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ และสารประกอบพีวีซีสามารถวัดปริมาณได้ในทุกพารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องกับไฟ พีวีซียังคงรักษาข้อได้เปรียบด้านต้นทุนและความยืดหยุ่นในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่เปิดโล่งและมีอากาศถ่ายเทได้ดี LSZH เป็นตัวเลือกที่จำเป็นเมื่อคำนึงถึงความปลอดภัยของมนุษย์หรือความต่อเนื่องของอุปกรณ์ในระหว่างเกิดเพลิงไหม้เป็นลำดับความสำคัญในการออกแบบ

สารประกอบ LSZH ในระบบสายไฟแรงสูง

สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมอย่างเต็มรูปแบบสำหรับการใช้งานในระบบสายเคเบิลแรงดันปานกลาง (MV) และแรงดันสูง (HV) ที่ทำงานตั้งแต่ 6 kV ถึง 500 kV เมื่อกำหนดเป็นสารประกอบเปลือก LSZH (XLPE-LSZH) แบบเชื่อมโยงข้าม กระบวนการเชื่อมโยงข้าม - ทำได้ผ่านการเชื่อมโยงข้ามด้วยเปอร์ออกไซด์หรือไซเลน - ช่วยยกระดับประสิทธิภาพทางความร้อน ทางกล และไดอิเล็กตริกของโพลีเมอร์ LSZH พื้นฐานให้เหนือกว่าเกรดเทอร์โมพลาสติกมาตรฐานที่ทำได้อย่างมาก

ความทนทานและความต้านทานความร้อนของสารประกอบ LSZH ในการบริการเคเบิล

ความทนทานทางกลและความร้อนในระยะยาวของ สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ ในอดีตได้รับการอ้างถึงว่าเป็นข้อจำกัดเมื่อเทียบกับ PVC ในสภาพแวดล้อมการติดตั้งที่มีความต้องการสูง สูตร LSZH แบบเชื่อมโยงข้ามที่พัฒนาขึ้นตั้งแต่ปี 2010 ได้ปิดช่องว่างนี้อย่างมาก โดยบรรลุอายุการใช้งานการออกแบบ 30 ปีภายใต้โปรโตคอลอายุความร้อน IEC 60216 ที่สอดคล้องกับมาตรฐานการออกแบบสายเคเบิลส่งสมัยใหม่

พารามิเตอร์ความทนทานที่สำคัญสำหรับการระบุวิศวกร ได้แก่ การยืดตัวที่การเก็บรักษาการแตกหักที่สูงกว่า 50% หลังจากการบ่มด้วยความร้อน 7 วันที่ 135°C (IEC 60811-401) การเก็บรักษาความต้านทานแรงดึงที่สูงกว่า 70% หลังจากสัมผัสกับสภาพดินฟ้าอากาศด้วยรังสียูวี 1,000 ชั่วโมง และประสิทธิภาพการต้านทานน้ำมันสำหรับสายเคเบิลที่ติดตั้งในสภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรมที่มีน้ำมันไฮดรอลิกหรือน้ำมันหม้อแปลง สามารถเลือกเกรดตามพารามิเตอร์เหล่านี้ได้ สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ เพื่อให้เข้ากันได้อย่างแม่นยำกับความรุนแรงด้านสิ่งแวดล้อมของแอปพลิเคชันการติดตั้งใดๆ

คำถามที่พบบ่อย

มาตรฐานใดควบคุมสารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ

มาตรฐานสากลหลักที่ควบคุม สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ คือ IEC 60754-1 และ IEC 60754-2 สำหรับปริมาณฮาโลเจนและการกัดกร่อนของก๊าซกรด, IEC 61034-2 สำหรับการวัดความหนาแน่นของควัน, IEC 60332-1 และ IEC 60332-3 สำหรับการแพร่กระจายเปลวไฟแบบสายเคเบิลเดี่ยวและแบบมัดรวม และซีรีส์ IEC 60811 สำหรับคุณสมบัติทางกลและสารประกอบทางความร้อน มาตรฐานระดับภูมิภาครวมถึง EN 50525 ในยุโรปและ UL 44 ในอเมริกาเหนืออ้างอิงกรอบงาน IEC เหล่านี้พร้อมข้อกำหนดเพิ่มเติมเฉพาะเขตอำนาจศาล

สารประกอบ LSZH มีราคาแพงกว่า PVC สำหรับการใช้งานสายเคเบิลหรือไม่

โดยทั่วไปต้นทุนวัตถุดิบผสม LSZH จะสูงกว่าสารประกอบ PVC เกรดเทียบเท่า 30 ถึง 60% ในแต่ละกิโลกรัม โดยหลักแล้วเป็นเพราะสารหน่วงการติดไฟแบบอนินทรีย์ เช่น อลูมิเนียมไตรไฮเดรต (ATH) และแมกนีเซียมไฮดรอกไซด์จำเป็นต้องมีระดับการโหลดสูง — ซึ่งมักจะอยู่ที่ 50 ถึง 65% โดยน้ำหนัก — เพื่อให้บรรลุประสิทธิภาพการดับเพลิงที่ต้องการ อย่างไรก็ตาม การคำนวณต้นทุนการติดตั้งทั้งหมดสำหรับระบบเคเบิลที่เป็นไปตามข้อกำหนดในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุมจะต้องคำนึงถึงต้นทุนของการไม่ปฏิบัติตามกฎระเบียบ ความรับผิดในการประกันภัย และการเปลี่ยนระบบหลังเกิดเหตุการณ์เพลิงไหม้ ซึ่งเอื้อต่อความประหยัดของวงจรชีวิตของข้อกำหนดสายเคเบิล LSZH อย่างต่อเนื่อง

สารประกอบ LSZH สามารถแปรรูปบนอุปกรณ์อัดรีด PVC มาตรฐานได้หรือไม่

สารประกอบ LSZH สำหรับสายไฟ สามารถประมวลผลบนเครื่องอัดรีดแบบสกรูเดี่ยวทั่วไป โดยมีการปรับเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดของสกรู โปรไฟล์อุณหภูมิกระบอก และการออกแบบแม่พิมพ์ สารประกอบ LSZH มีความหนืดมากกว่า PVC ที่อุณหภูมิการประมวลผลที่เท่ากัน และต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำเพื่อหลีกเลี่ยงการเปิดใช้งานตัวเชื่อมโยงข้ามก่อนกำหนดในเกรด XLPE-LSZH ผู้ผลิตสายเคเบิลส่วนใหญ่ที่ประมวลผล LSZH เป็นครั้งแรกได้รับมอบหมายให้ตรวจสอบกระบวนการเฉพาะสารประกอบจากซัพพลายเออร์วัสดุก่อนขยายขนาดการผลิต

อะไรคือความแตกต่างระหว่างการกำหนด LSZH และ LSOH หรือ LS0H?

LSZH (ฮาโลเจนที่มีควันต่ำเป็นศูนย์), LSOH, LS0H และ OHLS (มีควันต่ำเป็นศูนย์ฮาโลเจน) ล้วนเป็นชื่อทางอุตสาหกรรมที่อ้างอิงถึงประเภทประสิทธิภาพของวัสดุเดียวกัน นั่นคือ สารประกอบโพลีเมอร์ที่ปราศจากฮาโลเจนซึ่งมีการปล่อยควันต่ำภายใต้การเผาไหม้ การเปลี่ยนแปลงในตัวย่อสะท้อนให้เห็นถึงอนุสัญญาระดับภูมิภาคและอุตสาหกรรมที่แตกต่างกัน แทนที่จะเป็นความแตกต่างในข้อกำหนดของวัสดุหรือการปฏิบัติตามมาตรฐานการทดสอบ เอกสารประกอบของ IEC ใช้คำว่า สารหน่วงการติดไฟที่ปราศจากฮาโลเจน (HFFR) เป็นชื่อทางเทคนิคที่ต้องการสำหรับสารประกอบประเภทเดียวกัน