Кабели TOXFREE: Технология, конструкция, стандарты и область применения

Кабели TOXFREE представляют собой специализированный класс огнестойких кабелей с пониженным дымовыделением и коррозионной активностью продуктов горения (газовыделением). Ключевая особенность данной технологии заключается в полном отсутствии галогенов (хлора, фтора, брома, йода) в составе материалов изоляции и оболочки. При возгорании такие кабели не выделяют высокотоксичные и коррозионно-активные газы (такие как хлористый водород), что критически важно для обеспечения безопасности людей и сохранности дорогостоящего электронного оборудования в процессе эвакуации и тушения пожара.

Химический состав и базовые материалы

В отличие от традиционных кабелей на основе поливинилхлорида (ПВХ), в материалах кабелей TOXFREE галогены заменены на гидраты окислов металлов (чаще всего алюминия и магния) и другие безгалогенные наполнители. Основными полимерными основами для изоляции и оболочки служат:

• Полиолефины: Сшитый полиэтилен (XLPE) и этилен-винилацетатный сополимер (EVA). Эти материалы обеспечивают высокие электроизоляционные свойства, гибкость и стойкость к нагреву.
• Безгалогенные огнестойкие компаунды (FRNC — Fire Retardant Non-Corrosive): Специальные композиции на основе полиолефинов с добавлением высокоэффективных минеральных наполнителей, таких как гидроксид алюминия [Al(OH)₃] или гидроксид магния [Mg(OH)₂]. При нагреве эти наполнители эндотермически разлагаются, поглощая тепло и выделяя водяной пар, который разбавляет горючие газы, а также образуют на поверхности кабеля тугоплавкий керамический барьер, препятствующий доступу кислорода и дальнейшему горению.

Ключевые характеристики и преимущества

Эксплуатационные и пожарные характеристики кабелей TOXFREE регламентируются национальными и международными стандартами. Их преимущества носят комплексный характер.

Сравнительная таблица характеристик кабелей ПВХ и TOXFREE

Параметр	Кабель на основе ПВХ	Кабель TOXFREE (безгалогенный)
Наличие галогенов	Высокое содержание хлора	Отсутствуют
Дымовыделение при горении	Очень высокое, плотный черный дым, снижающий видимость	Крайне низкое, прозрачный дым
Коррозионная активность газов	Высокая (выделение HCl, образующего с водой соляную кислоту)	Практически отсутствует
Токсичность продуктов горения	Высокая, выделяются угарный газ, фосген, диоксины	Значительно ниже, основной продукт – углекислый газ, водяной пар
Огнестойкость	Зависит от состава, обычно соответствует IEC 60332-1	Высокая, соответствует IEC 60332-1 Cat.A, часто IEC 60332-3 Cat.A (нераспространение горения)
Механические свойства	Хорошие, но низкая гибкость при отрицательных температурах	Высокая гибкость и стойкость к вибрации, устойчивость к УФ-излучению

Стандартизация и классификация

Кабели TOXFREE должны соответствовать ряду строгих нормативов. Основные стандарты, определяющие их свойства:

• По огнестойкости и нераспространению горения:
  • IEC 60332-1: Испытание на нераспространение горения для одиночного вертикально расположенного кабеля.
  • IEC 60332-3 (Категория A, B, C): Испытание пучков кабелей, уложенных в лотке, на нераспространение горения. Кат. A – наиболее строгое.
• По дымовыделению:
  • IEC 61034-2: Измерение плотности дыма (минимальная светопроницаемость). Для TOXFREE обычно ≥ 80%.
• По кислотности/коррозионной активности газов:
  • IEC 60754-1: Определение количества галогенов. Для TOXFREE содержание галогенов < 0.1%.
  • IEC 60754-2: Определение кислотности и проводимости газов (значение pH ≥ 4.3, проводимость ≤ 10 μS/mm).
• По огнестойкости (сохранению работоспособности в условиях огня):
  • IEC 60331: Испытания на сохранение целостности цепи при прямом воздействии пламени в течение заданного времени (30, 60, 90, 120 минут). Часто реализуется в конструкциях кабелей TOXFREE с применением слюдяных лент.

Конструкции и типы кабелей TOXFREE

Технология TOXFREE применяется в широкой номенклатуре кабельной продукции. Основные типы включают:

• Силовые кабели низкого и среднего напряжения (0.6/1 кВ, 6/10 кВ, 20 кВ): С медной или алюминиевой жилой, изоляцией из сшитого полиэтилена (XLPE) или безгалогенного компаунда, с броней (стальная лента/оцинкованная проволока) или без нее. Оболочка – FRNC.
• Кабели управления и контроля: Многожильные кабели для систем автоматизации, сигнализации, с медными жилами, индивидуальной или общей изоляцией и оболочкой из FRNC. Часто экранированные.
• Кабели для пожарной безопасности: Огнестойкие кабели (с маркировкой FE180/E30/E90 и т.д.), сохраняющие функциональность в течение заданного времени при пожаре. Конструктивно включают барьер из слюдяной ленты поверх жил.
• Сетевые и телекоммуникационные кабели: Кабели категорий 5e, 6, 6A, 7 для структурированных кабельных систем (СКС), оптические кабели с оболочкой из FRNC для прокладки в зонах с повышенными требованиями пожарной безопасности.

Области обязательного и рекомендованного применения

Использование кабелей TOXFREE является не рекомендацией, а строгим требованием нормативных документов во многих отраслях.

• Объекты транспортной инфраструктуры: Метрополитены, железнодорожные вокзалы, тоннели, аэропорты. Здесь критично низкое дымовыделение для видимости при эвакуации и отсутствие коррозии на чувствительном оборудовании.
• Общественные и высотные здания: Торговые центры, больницы, школы, стадионы, бизнес-центры, жилые комплексы выше 28 метров. Прокладка в вертикальных стояках, шахтах, коллекторах требует кабелей, не распространяющих горение по категории IEC 60332-3 Cat.A.
• Промышленные объекты повышенной опасности: Нефтехимические и химические заводы, атомные и тепловые электростанции, где возможны утечки агрессивных веществ, взаимодействующих с галогенами.
• Центры обработки данных (ЦОД) и телекоммуникационные узлы: Защита серверного и коммутационного оборудования от коррозии, вызванной продуктами горения кабелей, является приоритетной задачей для обеспечения бесперебойности работы.
• Судостроение и морские платформы: На судах и offshore-объектах применяются специальные судовые кабели с безгалогенной оболочкой, отвечающие требованиям международных морских стандартов (IMO).

Особенности монтажа и эксплуатации

При работе с кабелями TOXFREE необходимо учитывать ряд специфических моментов. Их механическая прочность и гибкость, как правило, сопоставимы или выше, чем у ПВХ-аналогов. Однако, безгалогенные компаунды могут иметь несколько более высокий коэффициент трения, что требует корректировки усилия протяжки при укладке в длинные трассы или плотные пучки. Использование специальной смазки, совместимой с полиолефинами, обязательно. Температурный режим эксплуатации стандартных кабелей TOXFREE обычно составляет от -25°C до +70°C (для оболочки), что позволяет производить монтаж в большинстве климатических зон. При монтаже в лотках и коробах необходимо соблюдать допустимые радиусы изгиба, указанные производителем, которые, как правило, меньше, чем у жестких ПВХ-кабелей, благодаря большей гибкости.

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

В чем принципиальная разница между кабелями «не распространяющими горение» (НГ) и TOXFREE?

Кабель с маркировкой «НГ» (по ГОСТ Р 53315 или IEC 60332) лишь не распространяет горение при групповой прокладке, но может быть изготовлен на основе ПВХ. Такой кабель при горении будет выделять большое количество дыма и коррозионных галогеносодержащих газов. Кабель TOXFREE всегда является безгалогенным и, как правило, соответствует не только требованиям по нераспространению горения (НГ), но и по низкому дымовыделению (LS — Low Smoke) и низкой коррозионной активности. Все кабели TOXFREE – НГ, но не все НГ-кабели – TOXFREE.

Можно ли прокладывать кабели TOXFREE вместе с обычными ПВХ-кабелями в одном лотке?

Технически это возможно, но категорически не рекомендуется и часто запрещено нормами. При возгорании ПВХ-кабеля они начнут выделять высокотоксичные и коррозионные газы, что нивелирует основное преимущество кабелей TOXFREE. Кроме того, агрессивные газы от ПВХ могут повредить оболочку безгалогенных кабелей. Система в целом теряет заявленный уровень пожарной безопасности.

Как отличить кабель TOXFREE по маркировке?

На внешней оболочке кабеля должна быть нанесена непрерывная маркировка, включающая, помимо названия производителя, типа кабеля и сечения, ключевые обозначения: «HALOGEN FREE», «ZERO HALOGEN», «LSZH» (Low Smoke Zero Halogen) или «LSOH» (Low Smoke Zero Halogen). Также в маркировке часто присутствуют ссылки на стандарты: IEC 60754-1, IEC 60754-2, IEC 61034-2. В российских условиях кабель может иметь маркировку «нг(A)-HF» или «нг(B)-HF», где индекс «HF» (Halogen Free) указывает на соответствие требованиям по отсутствию галогенов по ГОСТ Р МЭК 60754-2.

Являются ли кабели TOXFREE более дорогими, и окупается ли их применение?

Да, стоимость кабелей TOXFREE на 20-40% выше, чем у аналогичных ПВХ-кабелей. Однако оценка должна проводиться с учетом совокупной стоимости владения и рисков. Более высокая цена окупается за счет: снижения страховых премий на объектах; минимизации рисков порчи дорогостоящего электронного и телекоммуникационного оборудования от коррозии; повышения уровня безопасности людей, что является приоритетом и требованием закона во многих типах сооружений. В конечном счете, применение TOXFREE – это инвестиция в безопасность и бесперебойность работы объекта.

Существуют ли огнестойкие кабели в исполнении TOXFREE?

Да, это один из наиболее востребованных сегментов. Огнестойкие кабели, сохраняющие работоспособность в условиях пожара (например, 30, 60, 90 или 180 минут), часто изготавливаются по технологии TOXFREE. В их конструкцию, помимо безгалогенных изоляции и оболочки, входят дополнительные барьерные слои из слюдяных лент или других термостойких материалов, которые обеспечивают целостность изоляции жил под воздействием пламени. Такие кабели маркируются как «нг(A)-FRLS» или «FRHF» (Fire Resistant Halogen Free) и используются для систем аварийного освещения, пожарной сигнализации, дымоудаления и других критически важных цепей.