Кабели FRNC

В современной электроэнергетике, системах связи и автоматизации безопасность является абсолютным приоритетом. Одним из ключевых аспектов общей пожарной безопасности объектов является использование кабельной продукции, которая не только выполняет свои прямые функции по передаче электроэнергии или сигналов, но и минимизирует риски в случае возникновения пожара. Кабели с маркировкой FRNC (Fire Retardant Non-Propagating Combustion) представляют собой класс кабельно-проводниковой продукции, разработанный specifically для решения этих задач. Данная статья детально рассматривает конструкцию, материалы, принцип действия, классификацию, области применения и нормативную базу, регулирующую использование кабелей FRNC.

1. Терминология и основные понятия

Аббревиатура FRNC расшифровывается как:

• FR (Fire Retardant) – Огнестойкий, огнезащищенный. Это означает, что материал обладает способностью сопротивляться возгоранию и/или замедлять распространение пламени.
• NC (Non-Propagating Combustion) – Не распространяющий горение. Данное свойство указывает на то, что кабель, будучи подожженным, не будет поддерживать самостоятельное горение после удаления источника огня.

Важно различать смежные, но не тождественные понятия:

• Огнестойкость (Fire Resistance, FR) – способность кабеля сохранять работоспособность в условиях пожара в течение определенного времени. Кабели с огнестойкостью (например, с изоляцией из слюдосодержащих лент) предназначены для обеспечения работы критически важных систем: аварийного освещения, систем пожарной сигнализации и дымоудаления, эвакуационных лифтов. Маркируются, как правило, буквами «нг-FR» или «нг-FRLS» с указанием времени стойкости (например, 60, 90, 120 минут).
• Не распространяющие горение (Non-Propagating Combustion, «нг») – способность кабеля не поддерживать и не распространять горение при групповой прокладке. Это основное свойство кабелей FRNC.
• Пониженное дымовыделение (Low Smoke, LS) – свойство материалов кабеля выделять минимальное количество дыма при горении или тлении. Дым не только токсичен, но и снижает видимость, затрудняя эвакуацию.
• Безгалогенные (Halogen Free, HF или ZH) – материалы кабеля не содержат галогенов (хлора, фтора, брома и др.). При горении таких кабелей не выделяются коррозионно-активные и высокотоксичные газы (хлороводород, фтороводород), которые разрушают электронное оборудование и представляют смертельную опасность для людей.

Таким образом, типичный современный безопасный кабель часто сочетает в себе несколько свойств, например, «нг-LS» (не распространяющий горение с пониженным дымовыделением) или «нг-HF» (не распространяющий горение, безгалогенный).

2. Конструкция и материалы кабелей FRNC

Конструкция кабеля FRNC не отличается от обычных силовых или контрольных кабелей, однако ключевое отличие заключается в химическом составе материалов изоляции и оболочки.

2.1. Токопроводящая жила
Как правило, изготавливается из медной или алюминиевой проволоки. Медь предпочтительнее due to its высокой электропроводности, гибкости и стойкости к окислению.

2.2. Изоляция
Для изоляции токопроводящих жил в кабелях FRNC применяются композиции на основе поливинилхлорида (ПВХ) с добавлением антипиренов (огнезащитных веществ) или, что становится все более распространенным, безгалогенные полимерные составы (например, на основе сшитого полиэтилена, XLPE).

• ПВХ-пластикаты с антипиренами: Это наиболее распространенный и экономичный вариант. Стандартный ПВХ является горючим материалом. Для придания ему свойств «нг» в состав вводятся антипирены – вещества, которые при нагревании выделяют негорючие газы, разбавляющие кислород у поверхности кабеля, или образуют на поверхности термостойкий вспененный коксовый слой, препятствующий доступу тепла и кислорода к материалу. Недостатком ПВХ является выделение при горении большого количества густого черного дыма и коррозионно-активного хлороводорода.
• Безгалогенные материалы (HF): В их основе лежат полиолефины (например, полиэтилен, этиленвинилацетат), наполненные минеральными добавками, чаще всего – гидроксидом алюминия [Al(OH)3] или гидроксидом магния [Mg(OH)2]. При нагревании эти гидроксиды разлагаются с поглощением большого количества тепла (эндотермическая реакция) и выделением воды в виде пара, что охлаждает материал и разбавляет горючие газы. Образующийся оксид металла создает на поверхности прочный термоизолирующий слой.

2.3. Оболочка
Оболочка является первым барьером на пути огня, поэтому к ее материалу предъявляются самые строгие требования в части распространения пламени. Используются те же группы материалов, что и для изоляции: модифицированные ПВХ-пластикаты или безгалогенные композиции. Именно свойства оболочки в первую очередь определяют поведение кабеля в условиях пожара.

2.4. Разделительные и экранирующие элементы
При их наличии также используются негорючие или трудногорючие материалы. Например, наполнители из негорючей пряжи, стеклоленты, экраны из алюмополимерной ленты.

3. Принцип огнезащитного действия

Эффективность кабелей FRNC обеспечивается комбинацией физических и химических процессов:

1. Эндотермическое охлаждение: Гидроксиды алюминия и магния в безгалогенных составах разлагаются при температуре ~180-200°C и ~300-350°C соответственно, поглощая значительное количество тепловой энергии из зоны горения.
2. Разбавление газовой фазы: Выделяющаяся при разложении гидроксидов вода в виде пара разбавляет концентрацию горючих газов и кислорода в непосредственной близости от кабеля.
3. Образование защитного слоя (коксование, charring): Многие антипирены, как в ПВХ, так и в полиолефинах, способствуют образованию на поверхности кабеля пористого, вспененного углеродного (коксового) слоя. Этот слой обладает низкой теплопроводностью и препятствует проникновению тепла к внутренним слоям материала, а также доступу кислорода к зоне пиролиза.
4. Газофазное ингибирование: Некоторые антипирены при разложении выделяют радикалы, которые взаимодействуют с активными центрами пламени (H· и OH·), прерывая цепные реакции горения.

4. Классификация и маркировка по российским и международным стандартам

4.1. Российская нормативная база (ГОСТ, ТР ТС 004/2011)
В России основные требования к кабелям по пожарной безопасности устанавливаются Техническим регламентом Таможенного союза ТР ТС 004/2011 «О безопасности низковольтного оборудования» и ГОСТ 31565-2012 (МЭК 60332-1-2) «Кабельные изделия. Требования пожарной безопасности».

Маркировка кабелей включает в себя индексы, указывающие на их поведение при пожаре:

• «нг» – не распространяющие горение при групповой прокладке. Испытания проводятся по ГОСТ 12176 (МЭК 60332-3) с пламенем мощностью 20,5 кВт.
• «нг-LS» – не распространяющие горение при групповой прокладке, с пониженным дымовыделением.
• «нг-HF» – не распространяющие горение при групповой прокладке, безгалогенные.
• «нг-FRLS» – не распространяющие горение, огнестойкие, с пониженным дымовыделением.
• «нг-FRHF» – не распространяющие горение, огнестойкие, безгалогенные.

Классификация по пожарной опасности включает следующие показатели:

• О1 – Распространение горения (не распространяющие «нг» / распространяющие «не распространяющие»).
• П1 – Пожароопасность (по показателям воспламеняемости, теплоты сгорания).
• Д1, Д2, Д3 – Дымогазовыделение (от низкого Д1 до высокого Д3).
• Т1, Т2, Т3, Т4 – Токсичность продуктов горения (от низкой Т1 до высокой Т4).

Таблица 1: Соответствие маркировки кабелей и классов пожарной опасности по ГОСТ 31565-2012

Маркировка кабеля	Класс пожарной опасности	Краткое описание характеристик
Не имеет индексов	О2.1 / П2.1 / Д2 / Т3	Распространяющие горение, с высоким дымовыделением и токсичностью.
нг	О1.1 / П1.1 / Д2 / Т3	Не распространяющие горение при групповой прокладке. Дым и токсичность, как у обычного кабеля.
нг-LS	О1.1 / П1.1 / Д1 / Т2	Не распространяющие горение, с пониженным дымовыделением и токсичностью.
нг-HF	О1.1 / П1.1 / Д1 / Т1	Не распространяющие горение, безгалогенные, с низким дымовыделением и токсичностью.

4.2. Международные стандарты (МЭК, UL)
На международном уровне широко используются стандарты Международной электротехнической комиссии (МЭК) и Underwriters Laboratories (UL) в США.

• МЭК 60332-1/2: Испытание на нераспространение горения при одиночной прокладке.
• МЭК 60332-3 (Категория A, B, C, D): Испытание на нераспространение горения при групповой прокладке в лотке. Категория А – наиболее строгая.
• МЭК 61034: Измерение плотности дыма.
• МЭК 60754-1/2: Определение количества и кислотности галогенсодержащих газов, а также кислотности pH и проводимости.
• UL 1685 (FT4/IEEE 1202): Американский стандарт, аналогичный МЭК 60332-3, но с более строгими критериями по распространению пламени и выделению тепла.

5. Области применения кабелей FRNC

Использование кабелей FRNC регламентируется сводами правил (СП) и является обязательным для объектов с массовым пребыванием людей и объектов с особыми требованиями к безопасности:

• Общественные и административные здания: Торговые центры, бизнес-центры, кинотеатры, больницы, школы, детские сады.
• Транспортная инфраструктура: Метрополитен, аэропорты, вокзалы, тоннели.
• Промышленные объекты: Атомные и тепловые электростанции, нефтехимические комплексы, шахты, заводы.
• Высотные здания (здания повышенной этажности): Жилые небоскребы, гостиницы.
• Центры обработки данных (ЦОД): Для защиты дорогостоящего ИТ-оборудования от коррозии и обеспечения работы систем в критических режимах.

Для каждой из этих областей в зависимости от конкретных рисков выбирается кабель с определенным набором свойств (например, в метро и ЦОДах предпочтение отдается безгалогенным кабелям «нг-HF»).

6. Преимущества и недостатки

Преимущества:

• Повышенная пожарная безопасность: Снижение риска распространения пожара по трассе кабельной прокладки.
• Обеспечение условий для эвакуации: За счет низкого дымовыделения и токсичности (для кабелей LS/HF).
• Защита оборудования: Безгалогенные кабели не выделяют коррозионно-активных газов, что сохраняет работоспособность электроники.
• Соответствие современным нормам: Возможность легальной групповой прокладки.

Недостатки:

• Более высокая стоимость: По сравнению с обычными кабелями, обусловленная стоимостью антипиренов и специальных полимерных композиций.
• Сниженная гибкость и увеличенный диаметр: Некоторые безгалогенные составы могут быть менее гибкими, а высоконаполненные минералами композиции могут приводить к увеличению диаметра кабеля и веса.
• Сложность производства: Требуется точное дозирование и смешивание компонентов для обеспечения стабильных свойств.

---

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

1. В чем ключевое отличие кабелей «нг-LS» от «нг-HF»?

• «нг-LS» – кабели с изоляцией и оболочкой из материалов, не распространяющих горение, с пониженным дымовыделением. Чаще всего это модифицированный ПВХ. Они выделяют меньше дыма, чем обычные кабели, но при горении все же могут выделять токсичные и коррозионно-активные галогеносодержащие газы.
• «нг-HF» – кабели, которые не только не распространяют горение и имеют низкое дымовыделение, но и не содержат галогенов в материалах. При горении они выделяют нетоксичные газы и минимальное количество дыма. «нг-HF» является более безопасным и, как правило, более дорогим вариантом по сравнению с «нг-LS».

2. Обязательно ли использовать кабели FRNC при одиночной прокладке?
Нормативные документы (СП 6.13130.2020) требуют использования кабелей, не распространяющих горение, прежде всего при групповой прокладке в пучках, кабельных конструкциях, шахтах и т.д. При одиночной прокладке на одиночном кабельном лотке или по стене на скобах, теоретически, может быть использован кабель без индекса «нг». Однако, с точки зрения комплексной безопасности и для исключения ошибок при возможной последующей модернизации, рекомендуется повсеместно применять кабели «нг» и выше.

3. Можно ли прокладывать кабели FRNC совместно с обычными кабелями в одном лотке?
Нет, это категорически запрещено и лишает смысла использование огнезащитных кабелей. При совместной прокладке в одном пучке обычный горючий кабель станет источником распространения пламени на кабели FRNC, которые, несмотря на свои свойства, не являются абсолютно негорючими и могут быть разрушены в интенсивном пожаре.

4. Как проверить соответствие кабеля FRNC заявленным характеристикам?
Необходимо требовать у производителя или поставщика сертификат соответствия требованиям ТР ТС 004/2011 и протоколы испытаний от аккредитованной лаборатории. В протоколах должны быть отражены результаты испытаний по ГОСТ 12176 (МЭК 60332-3) на нераспространение горения, а для кабелей «нг-LS» и «нг-HF» – также по ГОСТ 12177 (МЭК 61034) на дымовыделение и ГОСТ Р МЭК 60754-1/2 на содержание галогенов.

5. Влияют ли свойства FRNC на электрические характеристики кабеля (сечение, сопротивление изоляции)?
Нет, если кабель произведен качественно и по соответствующей ТУ или ГОСТ, его основные электрические параметры (сопротивление жилы, сопротивление изоляции, испытательное напряжение) должны полностью соответствовать требованиям для кабелей общего назначения того же типа и сечения. Огнезащитные свойства достигаются за счет химии полимеров, а не изменения электрической конструкции.

6. Что важнее в метро или аэропорту: огнестойкость (FR) или свойство «не распространять горение» (нг)?
Оба свойства критически важны, но для разных систем.

• Свойство «нг-HF» необходимо для всех силовых и информационных кабелей, прокладываемых группами, чтобы предотвратить распространение пожара по кабельным трассам.
• Огнестойкость «нг-FRHF» необходима для кабелей систем, которые должны функционировать во время пожара для обеспечения эвакуации и работы аварийных служб: системы противопожарной защиты, оповещения и управления эвакуацией, дымоудаления, аварийное освещение, эвакуационные лифты.