فيما يتعلق بدرجات حرارة التشغيل المسموح بها على المدى الطويل لأسلاك الكابلات، عادةً ما تُصنّف العوازل المطاطية عند 65 درجة مئوية، وعوازل البولي فينيل كلوريد (PVC) عند 70 درجة مئوية، وعوازل البولي إيثيلين المتشابك (XLPE) عند 90 درجة مئوية. أما بالنسبة لحالات قصر الدائرة (بمدة قصوى لا تتجاوز 5 ثوانٍ)، فإن أعلى درجة حرارة مسموح بها للموصل هي 160 درجة مئوية لعوازل PVC و250 درجة مئوية لعوازل XLPE.
أولاً: الاختلافات بين كابلات XLPE وكابلات PVC
شهدت كابلات الجهد المنخفض المتشابكة (XLPE)، منذ طرحها في منتصف التسعينيات، تطورًا سريعًا، حيث تستحوذ الآن على نصف السوق إلى جانب كابلات البولي فينيل كلوريد (PVC). بالمقارنة مع كابلات PVC، تتميز كابلات XLPE بقدرة أعلى على حمل التيار، وقدرة أكبر على تحمل الأحمال الزائدة، وعمر أطول (يبلغ العمر الحراري لكابلات PVC عادةً 20 عامًا في الظروف المثلى، بينما يبلغ عمر كابلات XLPE عادةً 40 عامًا). عند احتراقها، تُطلق كابلات PVC كميات كبيرة من الدخان الأسود والغازات السامة، بينما لا ينتج عن احتراق كابلات XLPE غازات هالوجينية سامة. ويتزايد إدراك قطاعات التصميم والتطبيق لتفوق الكابلات المتشابكة.
٢. تحترق كابلات PVC العادية (العازل والغلاف) بسرعة وبشكل مستمر، مما يزيد من حدة الحرائق. وتفقد قدرتها على نقل الطاقة في غضون دقيقة إلى دقيقتين. وينتج عن احتراق PVC دخان أسود كثيف، مما يؤدي إلى صعوبة في التنفس وصعوبة في الإخلاء. والأخطر من ذلك، أن احتراق PVC يُطلق غازات سامة ومسببة للتآكل مثل كلوريد الهيدروجين (HCl) والديوكسينات، وهي الأسباب الرئيسية للوفيات في الحرائق (حيث تمثل ٨٠٪ من الوفيات المرتبطة بالحرائق). وتتسبب هذه الغازات في تآكل المعدات الكهربائية، مما يُضعف أداء العزل بشكل كبير ويؤدي إلى مخاطر ثانوية يصعب السيطرة عليها.
ثانيًا: الكابلات المقاومة للهب
1. يجب أن تُظهر الكابلات المقاومة للهب خصائص مقاومة للهب، ويتم تصنيفها إلى ثلاثة مستويات مقاومة للهب A وB وC وفقًا للمعيار IEC 60332-3-24 "اختبارات الكابلات الكهربائية في ظروف الحريق". يوفر المستوى A أعلى أداء في مقاومة اللهب.
أجرى معهد أبحاث المعايير والتكنولوجيا الأمريكي اختبارات احتراق مقارنة على أسلاك مقاومة للهب وأخرى غير مقاومة للهب. وتُبرز النتائج التالية أهمية استخدام الكابلات المقاومة للهب:
أ. توفر الأسلاك المقاومة للهب وقت هروب أطول بأكثر من 15 مرة مقارنة بالأسلاك غير المقاومة للهب.
ب. تحرق الأسلاك المقاومة للهب نصف كمية المواد التي تحرقها الأسلاك غير المقاومة للهب.
ج. تُظهر الأسلاك المقاومة للهب معدل إطلاق حرارة يبلغ ربع معدل إطلاق الحرارة للأسلاك غير المقاومة للهب.
د. انبعاثات الغازات السامة الناتجة عن الاحتراق لا تمثل سوى ثلث انبعاثات المنتجات غير المقاومة للهب.
هـ. لا يُظهر أداء توليد الدخان فرقًا كبيرًا بين المنتجات المقاومة للهب والمنتجات غير المقاومة للهب.
2. كابلات خالية من الهالوجين ومنخفضة الدخان
يجب أن تتمتع الكابلات الخالية من الهالوجين والمنخفضة الدخان بخصائص خالية من الهالوجين، ومنخفضة الدخان، ومقاومة للهب، مع المواصفات التالية:
IEC 60754 (اختبار خالٍ من الهالوجين) IEC 61034 (اختبار منخفض الدخان)
الموصلية الموزونة بالأس الهيدروجيني، الحد الأدنى لنفاذية الضوء
الرقم الهيدروجيني ≥ 4.3، المقاومة ≤ 10 ميكروثانية/مم، النفاذية ≥ 60%
3. كابلات مقاومة للحريق
أ. وفقًا لمعيار IEC 331-1970، تبلغ مؤشرات اختبار احتراق الكابلات المقاومة للحريق (درجة حرارة الحريق ومدة الاحتراق) 750 درجة مئوية لمدة 3 ساعات. أما وفقًا لأحدث مسودة لمعيار IEC 60331 الصادرة عن تصويت اللجنة الكهروتقنية الدولية الأخير، فتتراوح درجة حرارة الحريق بين 750 و800 درجة مئوية لمدة 3 ساعات.
ب. يمكن تصنيف الأسلاك والكابلات المقاومة للحريق إلى كابلات مقاومة للحريق مثبطة للهب وكابلات مقاومة للحريق غير مثبطة للهب، وذلك بناءً على الاختلافات في المواد غير المعدنية. تستخدم الكابلات المنزلية المقاومة للحريق بشكل أساسي موصلات مطلية بالميكا وعزلًا مثبطًا للهب مُشكّلًا بالبثق كهيكل رئيسي لها، ومعظمها من الفئة ب. أما تلك التي تستوفي معايير الفئة أ، فتستخدم عادةً أشرطة ميكا صناعية خاصة وعزلًا معدنيًا (قلب نحاسي، غلاف نحاسي، عزل أكسيد المغنيسيوم، المعروف أيضًا باسم MI).
الكابلات المقاومة للحريق المعزولة بالمعادن غير قابلة للاشتعال، ولا تُصدر دخانًا، ومقاومة للتآكل، وغير سامة، ومقاومة للصدمات، ومقاومة لرذاذ الماء. تُعرف هذه الكابلات باسم الكابلات المقاومة للحريق، وتُظهر أداءً متميزًا في مقاومة الحريق بين أنواع الكابلات المقاومة للحريق. مع ذلك، فإن عملية تصنيعها معقدة، وتكلفتها مرتفعة، وطول إنتاجها محدود، ونصف قطر انحنائها كبير، وعزلها حساس للرطوبة، ولا يتوفر منها حاليًا إلا منتجات أحادية النواة بمساحة 25 مم² فأكثر. كما تتطلب هذه الكابلات أطراف توصيل مخصصة دائمة وموصلات وسيطة، مما يزيد من تعقيد عملية التركيب والإنشاء.
تاريخ النشر: 7 سبتمبر 2023