מהם תקני הבדיקה לביצועי עמידות באש של כבלים עמידים באש?

עמידות באש לעומת עיכוב בעירה: ההבחנות העיקריות עבור כבלי עמידה באש

למה שלמות מעגל מגדירה עמידות אמיתית באש

הדבר המרכזי בכבלים עמידים באש הוא שלמות המעגל, שמונעת מהכבלים להפסיק לפעול במהלך שריפה, ולא רק לאחר שזו הסתיימה. כבלים רגילים או כאלה המסומנים כעמידים בלהט פשוט לא עומדים בדרישות כשמדובר בהתנגדות אמיתית לאש. מה שחשוב ביותר הוא האם כבלים אלו יכולים להמשיך לפעול כראוי גם כשהם נחשפים ישירות ללהט בטמפרטורות שמעל 950 מעלות צלזיוס במשך כ-90 דקות, ועדיין להעביר חשמל. גורמי תקנים קבעו מבחנים מחמירים במיוחד למטרה זו באמצעות התקן IEC 60331, אשר משמש כמקור המפנה העולמי להערכת שלמות מעגל. עבור מערכות חיוניות להצלת חיים כמו אזעקות אש, תאורת חירום ומאווררי פליטת עשן, שימור זרם חשמלי במצב חירום אינו אופציה – אלא הכרח מוחלט. קחו לדוגמה כבלים מבודדים מינרלית עם שרוול נחושת (MICC). כבלים אלו מכילים בידוד מאוקסיד מגנזיום שמתרחב ויוצר סוג של חומת קרמיקה בעת تسخינה, וכך מונע קצר חשמלי ותקלות מבניות גם כאשר כל השאר סביבם בעריפה.

כיצד עיכוב בעירה לבדו אינו עונה על צורכי תשתיות קריטיות

כבלים עמידים בפני בעירה, שמיוצרים בדרך כלל מ-PVC-FR או מפולימרים חסרי הליוגן ובעלי עישון מינימלי (LSZH), מטפלים רק ב השהיית התלקחות ו авסת התפשטות הלהט , בהתאם לתקנים כמו IEC 60332. הם אינן לא מבטיחים פעולה מתמשכת במהלך חשיפה להבערה. שלושה מגבלות קריטיות מדגימות את חוסר התאימות שלהם ל תשתיות חיוניות:

1. שבירות תרמית : בידוד פולימרי מתחיל להתדרדר תוך 20 עד 30 דקות בטמפרטורות של 500 עד 700°C, הרבה מתחת לטמפרטורות הנשאות בשריפה מפותחת לחלוטין;
2. קריסת תפקוד : האינטגריטי המכני נעלם כאשר הכבל נחשף לפגיעה במים מאש (למשל, הפעלת ספינקלרים), מה שגורם להפרדת מוליכים מיידית;
3. פגיעות מערכתית : איבוד כוח חשמלי מתרחב בין מערכות ביטחון מחוברות, ומבטל את תפקודם של תאורת חירום, משאבות אש ומערכות בקרה בעת שהן נדרשות ביותר.

בסביבות מסוכנות כמו כרי תת-קרקעיים או כלי שיט, התלות הבלעדית בחומר עמיד להבערה יוצרת פערים מסוכנים בתמיכה בתפוגה: מערכת שאיבה של עשן נכשלת, נתיבי היציאה חשוכים, והתקשורת נופלת באמצע המשבר. כבלים עמידים באש, המאושרים בשלמות המעגל החשמלי, סוגרים פערים אלו עם עמידות מוכחת, הנתמכת על ידי תקנים.

IEC 60331: המדד העולמי לכבלים עמידים באש

תקן IEC 60331 עדיין נחשב למדד הזהב כשמדובר בבדיקת עד כמה כבלים עמידים באש יכולים לשמור על חיבורים שלמים במהלך שריפות אמיתיות. בהתאם לדרישה זו, כבלים אלו חייבים להמשיך לפעול ללא הפסקה גם תחת עומס חשמלי מלא ולחצייה פיזית במשך לפחות תשעים דקות רצופות תחת להבות ישירות שמאירות מעל 840 מעלות צלזיוס. הסימן של 90 הדקות מתאים די במדויק לתקופות ההתפנות הרגילות מבניינים, מה שאומר שכבלים מיוחדים אלו עוזרים לשמור על אספקת חשמל לציוד הבטיחות החיוני גם במהלך החלק שغالباً מהווית הגרוע ביותר בכל תקלה של שריפה.

פרוטוקול בדיקה: חשיפה לכבשן, הפעלת מתח, וסף של 90 דקות של שלמות

במהלך הליכי בדיקה, כבלים מוצבים אופקית בתוך תנורים ומופעלים לערך 1,000 וולט לפני חשיפתם ללהט מבוקר. הטכנאים עוקבים אחר הרציפות באמצעות אורות מחוון המחוברים בטור לכבל שנבדק. כאשר המעגל נקטע, זהו הרגע שבו אנו יודעים שנוצר נקודת כשל. בדיקות אלו מדמות את מה שקורה באש אמיתית, בה חיווט חשמלי חייב להמשיך להוליך חשמל גם בתנאי חום קיצוני הנובע מקרינה וזרמי קונווקציה. חישבו על מצבים כאלו במדרגות בניין או בחללים מעל התקרות, שבהם אש נוטה להסתער במהירות, אך עדיין נדרשים תאורת חירום ומערכות תקשורת שיפעלו כראוי.

אימות במציאות: ביצועים של כבלים עם בידוד מינרלי וכבלים עם בידוד קרמי

כבלים MICC ידועים בכך שהם עולים על תקנות IEC 60331 בהרבה מובנים, שכן הם מורכבים לחלוטין מחומרים אי-אורגניים. חישבו על כך: מוליכי נחושת בפנים, איזולציה מאוקסיד מגנזיום, וכל זה ملفוף בקליפה שלמה של נחושת. רכיבים אלו אינם מתפרקים כשנחשפים לטמפרטורות גבוהות, לא פולטים שום אדים רעילים, ומשיכים לפעול כראוי גם לאחר חשיפה לשרפה במשך 90 דקות. קיים גם סוג נוסף שראוי להזכרה – שילובי חומר קרמי-פולימרי. הם פועלים בצורה שונה אך עדיין משיגים תוצאות דומות הודות לעיצוב מטריצה מיוחדת היוצרת שכבות מגן במהלך אירועים של חום קיצוני. מה גורם לאפשרויות אלו לבלוט לעומת כבלים פולימריים רגילים? כבלים סטנדרטיים מבוססי פלסטיק פשוט מתפוררים הן פיזית והן חשמלית הרבה לפני שמגיעים לסף הקריטי של 90 הדקות ברוב מצבי שריפה.

BS 6387 ודרגות PH: עמידות משופרת בפני אש לסביבות בסיכון גבוה

סיווג CWZ: בדיקת אש, ריסוס מים ומכה מכנית בו זמנית

הדירוג CWZ לפי BS 6387 נחשב לאחת הבדיקות הקשות ביותר בתחום כבלים עמידים באש. כבלים אלו חייבים לעמוד בשלושה אתגרים בו זמנית: להיצלב ללהט ישיר מהקטגוריה C, לזרזירי מים חזקים מהקטגוריה W, ולפגיעות פיזיות מהקטגוריה Z. חישבו על מה קורה במהלך שרפות אמיתיות: מבנים מתחילים להתמוטט, ויוצרים כוחות מכה כאלו; מערכות דrencher מופעלות בזמן שהאש עדיין פועלת; והלהט מתפשט לאזורים נפגעים של המבנה. כבלים העומדים בבדיקה CWZ שומרים על שלמות המעגל החשמלי שלהם יותר מ-180 דקות, גם כאשר כל הלחצים פוגעים בו בו זמנית. בגלל זה הם כל כך קריטיים במתקנים כמו תחנות רכבות תת-קרקעיות, מפעלי שתיה, כונניות נפט ימיות ומוקדי תחבורה גדולים. כשמשהו משתבש במתקנים אלו, התוצאות יכולות להיות הרסניות לחלוטין.

PH30/PH60/PH120: דירוגים מבוססי ביצועים למערכות בטיחות חיים

דרגות PH לפי BS EN 50200 מספרות לנו כמה זמן משהו יכול להמשיך לפעול כשנתון להבערה ישירה. קיימות שלוש קטגוריות עיקריות: PH30 נמשך 30 דקות, PH60 עמיד לשעה אחת, ו-PH120 מצליח לעמוד בשתי שעות שלמות. מערכת זו בודקת למעשה מה קורה בסיטואציות אמיתיות, ולא רק בודקת תיבות על הנייר. ניקח כדוגמה כבלים PH120. הם נדרשים במקומות כמו בתי חולים, בניינים גבוהים ומוקדי נתונים, שבהם אנשים עשויים להיות זקוקים לזמן נוסף כדי לצאת בבטחה. תשתיות אלו מסתמכות על אספקת חשמל מתמשכת למערכות קריטיות כגון אזעקות אש, תאורת חירום ובקרות מיזוג אוויר במהלך פינוי. ההבדל כאן הוא שדרגות PH לא מאפשרות לחברות להעמיד פנים שהן עונות לדרישות. במקום זאת, הן דורשות בדיקות ממשיות על מעגלים פעילים תוך סימולציה של שרפות אמיתיות, מה שנותן ודאות רבה יותר לגבי הבטיחות במצבים של חירום.

התאמת תקנים בינלאומיים והבדלים אזוריים מרכזיים עבור כבלים עמידים באש

GB/T 19216.21-2003 (סין) ו-EN 50200: פערים בהרמוניזציה והשלכות מעשיות

התקן הסיני GB/T 19216.21-2003 והתקן האירופאי EN 50200 שניהם בודקים כיצד מעגלים עומדים בפני שרפות, אך הם עושים זאת בשיטות בדיקה שונות מאוד. התקן GB/T מחייב חשיפה ממושכת בהרבה ללהט, יותר מ-120 דקות למעשה, ודורש גם מקables לעמוד במכות מכניות בזמן החימום – משהו שאינו כלל חלק מהדרישות של EN 50200. לעומת זאת, התקן האירופאי מתמקד יותר ביכולת ההתנגדות של הכבלים לסprüי מים. בגלל הבדלים אלו, כבלים מאושרים תחת דירוג PH120 באירופה עלולים שלא לעבור את מבחני ההשפעה הנדרשים על פי תקני GB/T. משמעות הדבר היא שיצרנים נאלצים לעיתים קרובות ליצור גרסאות מיוחדות של המוצרים שלהם לשווקים שונים. עבור פרוייקטים גדולים של תשתיות העוטפים מספר מדינות, כמו קווי רכבת מהירה ומתחמי תחבורה משולבים, סידור אישורים יכול לקחת בין ארבע לשמונה שבועות נוספים. סקר עדכני משנת 2023 של פרוייקטים בנייה בינלאומיים הדגיש את הבעיה הזו כאחת הקשות הראשיות לחברות הפועלות מעבר לגבולות.

למה חשובה סטייה בבדיקות מחודדת בפרויקטים תשתית בין-לאומיים

ההבדלים האזוריים האלה יוצרים שלושה סיכונים מוחשיים לפרויקטים גלובליים:

• פערים בביטחון : כבל שאושר לפי תקן אחד בלבד עלול להיות חסר עמידות בפני שילובי לחצים שלא נבדקו, למשל פגיעה מכנית ללא רסס מים שמחליש את הביצועים בשריפות בסביבה מעורבת;
• تورמות עלויות : אישור כפול מגדיל את עלות קניית החומרים ב-18 עד 25% בפרויקטים масיביים;
• סיכון ללוחות זמנים : בדיקות מחדש לא מתוכננות במהלך הבנייה עוצרות פעילויות קריטיות במסלול הקריטי למשך יותר מ-120 שעות.

אי-התאמה כזו חמורה במיוחד בתשתיות משותפות כמו טרמינלים בשדות תעופה או קAMPוסים תעשייתיים, שבהן תאי אש עוקפים גבולות שיפוט אך חייבים לפעול כמערכות ביטחון מאוחדות. תכנון הרמוניזציה מראש בשלב העיצוב, ולא התאמה מאוחרת בשלב ההפעלה, הוא חיוני כדי להבטיח תאימות לתקנות וביטחון אנושי.

שאלות נפוצות

• מה ההבדל העיקרי בין כבלים עמידים באש לכבלים מאיטי להט?

  כבלים עמידים באש שומרים על שלמות המעגל במהלך חשיפה לאש, בעוד שכבלים מאיטי להט עיכובים את ההתלקחות ו מדכאים את התפשטות הלהט מבלי להבטיח המשך פעולה.

• למהieu IEC 60331 חשוב לצורך הערכת עמידות באש?

  IEC 60331 מגדיר את הסף הבינלאומי על ידי בדיקת היכולת של כבלים לשמור על שלמות המעגלים במהלך חשיפה לטמפרטורות גבוהות תחת להט ישיר.

• מה גורם לכבלים MICC להיות עמידים יותר באש?

  כבלים MICC מורכבים מחומרים אי-אורגניים שלא מתפרקים בטמפרטורות גבוהות, ומספקים עמידות גבוהה באש ללא ייצור של אדים רעילים.

• איך דירוגי PH תורמים למערכות אבטחת חיים?

  דירוגי PH מבטיחים המשך פעולה במהלך שריפות אמיתיות, ונותנים תמיכה חיונית למערכות הצלה כמו אזעקות אש ואורות חירום.

• למה פערים בין סטנדרטים אזוריים מהווים סיכון בפרויקטי תשתיות גלובליים?

  אי-שוויון יכול להוביל לחורים בביטחון, ליתוק עלותות ולעיכובים בלוחות הזמנים עקב דרישות שונות לבדיקות מתח across אזורים.