Rozważając zagrożenia, które niesie za sobą eksploatacja instalacji elektrycznych warto zwrócić uwagę na fakt, iż znaczna część pożarów powstaje na skutek niewłaściwego doboru, użytkowania i wykonywania instalacji, a zwłaszcza przewodów i kabli elektrycznych. Pożary wywołane bezpośrednio przez kable zdarzają się niezwykle rzadko, większość z nich wywołana jest z reguły przez inne czynniki, często natomiast obszary w których przebiegają trasy kabli są narażone na działanie ognia. Bezpieczeństwo użytkowania instalacji w budynkach sprowadza się w głównej mierze do zapewnienia ochrony przed oddziaływaniem toksycznych produktów rozkładu, a tym samym umożliwienie ewakuacji osób z zagrożonego obszaru.

Kable elektryczne są wyrobami budowlanymi, których ilość i typ wpływać może na bezpieczeństwo ludzi i budynku. Instalacje elektryczne w których zostały zastosowane powinny spełniać dwa podstawowe kryteria – bezpieczeństwo i niezawodność działania podczas normalnej eksploatacji oraz niezawodne działanie i brak dodatkowego zagrożenia w warunkach pożaru.

Dla kabli w zależności od ich typu rozpatrujemy trzy główne stany ich pracy (Rys. 1):

1. Stan normalnej (nienormalnej) pracy – wtedy kiedy nie są narażone na działanie pożaru, a przy ich doborze najważniejsze są parametry środowiskowe.
2. Stan pracy w początkowej fazie pożaru, kiedy najistotniejsze stają się parametry kabli związane z ich reakcją na ogień.
3. Stan pracy kabli w warunkach pożaru – tu mamy do czynienia z kablami o podwyższonej odporności na działanie wysokich temperatur.

Rys. 1. Funkcje kabli w czasie ich użytkowania

Warunki środowiskowe użytkowania kabli

Przy doborze kabli należy wziąć przede wszystkim pod uwagę ich parametry elektryczne i obciążalność, które to powinny być dopasowane do rodzaju i parametrów urządzeń podłączonych do nich, miejsca ich zainstalowania i potencjalnych skutków jakie może spowodować ich uszkodzenie. Istotne przy doborze są także warunki w jakich będzie dana instalacja eksploatowana, czyli potencjalne mogące wystąpić w jej otoczeniu narażenia zewnętrzne, którym kabel może być poddawany podczas wieloletniej eksploatacji. W zależności o warunków i wpływów zewnętrznych dobiera się odpowiednio wykonane (z odpowiedniego materiału) izolacje kabli, sami producenci¹ oferują i zalecają pewne rozwiązania dostosowane już do konkretnych warunków środowiskowych, sposobu układania i przeznaczenia, warto zatem przed zaprojektowaniem i wykonaniem instalacji sprawdzić i zapoznać się z rozwiązaniami oferowanymi przez producenta. Trudno jest jednoznacznie określić, które warunki eksploatacyjne są szkodliwe dla danej instalacji, ponieważ to co dla jednego rodzaju izolacji przewodu jest wskazane – inną może doprowadzić do zniszczenia.

Reakcja kabli w czasie pożaru

Przepisy techniczno-budowlane wskazują wiele ograniczeń jeśli chodzi o możliwość zastosowania poszczególnych typów kabli i przewodów, ograniczenia dotyczą głównie ich zastosowania w przypadku kiedy toksyczne produkty rozkładu mogą wpływać na bezpieczeństwo ludzi i utrudnić lub wręcz uniemożliwić ewakuację. Przykładem mogą tu być kable które nie mogą posiadać palnej izolacji, a są prowadzone w przestrzeni nad sufitem podwieszonym i w przestrzeni międzypodłogowe  wykorzystywanej do wentylacji oraz kable w przestrzeniach korytarzy i dróg ewakuacyjnych gdzie przebywać mogą znaczne grupy ludzi – klasyfikacja BD1, BD2, BD3, BD4, opisana w normie PN-IEC 60364-3-2000 wskazuje ona jako kryterium stosowania rozwiązań bezpieczeństwa warunki ewakuacji. Szczegóły wymagań w tym zakresie zawiera z kolei norma PN-IEC 60364-4-483:1999. Ogólny opis warunków środowiskowych związanych z zastosowaniem kabli na drogach ewakuacyjnych przedstawia tabela 2.

Właściwy dobór kabli powoduje, że są one bardziej trwałe, nie stanowią zagrożenia, a izolacja nie ulega tak szybkiemu uszkodzeniu i ryzyko, że spowoduje on pożar jest mniejsze. Bardzo istotną kwestią jest również to, że podczas remontów i zmiany przeznaczenia budynków i pomieszczeń powinno się uwzględnić rzeczywiste występujące zagrożenia i tak zaprojektować, zmodernizować i wykonać instalację, aby była dostosowana do panujących tam warunków.

Zagrożenia stwarzane przez palące się kable

Kable rzadko są bezpośrednią przyczyną pożaru, chyba że były niewłaściwie dobrane i/lub użytkowane. Praktycznie nie można wykluczyć możliwości powstania pożaru, ale można w znacznym stopniu ograniczyć jego negatywne skutki, dlatego ważna jest również znajomość zachowania się kabli w warunkach pożaru. W tym celu opracowano szereg badań i prób, dzięki którym możliwe jest porównanie i ocena właściwości poszczególnych kabli i ich izolacji w warunkach zagrożenia pożarowego. Cechy, które są badane to m.in.: czas przez jaki kable mogą funkcjonować w warunkach pożaru – zwany „czasem przeżycia”, rozprzestrzenianie się płomienia, wydzielanie szkodliwych dymów i emisja dymu.

Cechami charakteryzującymi zagrożenie jaki niesie za sobą użytkowanie instalacji elektrycznych, a zwłaszcza kabli i przewodów są m.in.:

• Łatwość zapłonu – czyli odporność na działanie zewnętrznych źródeł ognia – zapalność materiału, oceniana przez określenie temperatury samozapłonu (najniższa temperatura otoczenia, przy której następuje samozapalenie się materiału), temperatury zapłonu (najniższa temperatura, w której pary substancji tworzą z powietrzem mieszaninę wybuchającą) i temperatury zapalenia (ogrzewa się próbkę do temperatury rozkładu i próbuje zapalić wydzielające się gazy).
• Dymotwórczość – zwana inaczej stopniem zadymienia spalin lub gęstością optyczną dymów, polega na określeniu minimalnej wartości przepuszczalności (transmisji) światła przez dym powstały podczas spalania kabla w zdefiniowanych warunkach lub pomiarze współczynnika osłabienia kontrastu.
• Korozyjność – czyli jaki współczynnik pH posiadają gazy powstałe w wyniku spalania materiałów izolacji.
• Toksyczność gazów – czyli ile przy spalaniu wydziela się toksycznego produktu (gazu, np.: CO, CO₂, HCN, NO₂, HCI, SO₂) rozkładu i spalania (wyrażonego w gramach) z jednostki masy materiału spalanego (w gramach); 
• Stopień wydzielania ciepła podczas pożaru – czyli kinetyka ciepła, inaczej gęstość strumienia energii cieplnej wydzielanej przez palący się materiał, który ma wpływ na potęgowanie pożaru, a zależy od masy i ciepła spalania materiału. 
• Rozprzestrzenianie płomieni po powierzchni materiału.
• Stopień spalenia. 

Kable funkcjonujące w czasie pożaru

Sporą grupą kabli stanowią kable ze zintegrowanymi elementami zapewniającymi ich funkcjonowanie w warunkach pożaru, mowa tu o tzw. zespołach kablowych. Zespoły kablowe wskazane w przepisach [1] mają zastosowanie w przypadku kiedy konieczne do prawidłowego działania urządzenia jest zachowanie ciągłości zasilania lub przekazu sygnału w warunkach pożaru. Spośród tzw. kabli bezpieczeństwa wyróżniamy dwie grupy, są to:

1. kable o podwyższonej odporności na działanie wysokiej temperatury,
2. zespoły kablowe.

Aby właściwie zinterpretować i ocenić ich przydatność do poszczególnych zastosowań należy odwołać się do metod, według których poszczególne ich typy zostały przebadane. Analizując jak zostały przebadane znajdziemy odpowiedź, gdzie i jak można je zastosować.

Największy problem wiąże się z klasyfikacją PH i FE, funkcjonuje błędne przekonanie, iż stosując kable tak klasyfikowane możliwe jest osiągnięcie wspomnianego wyżej kryterium ciągłości dostawy energii i przekazu sygnału, tymczasem kable takie mają jedynie parametr związany z podwyższoną odpornością na działanie wysokiej temperatury. Oczywiście układając takie kable w odpowiednich systemach mocowań można osiągnąć takie kryterium, ale wymaga to przeprowadzenia badań jeszcze według DIN 4102:12, gdzie opisana jest metoda badania kabli wraz z systemami mocowań zapewniającymi ich funkcjonowanie w warunkach pożaru.

Ważnym elementem wpływającym na dobór kabli jest analiza metody, według których zostały przebadane. 

W przypadku klasyfikacji – „FE”, według: IEC 60331-11 i IEC 60331-21, -23 

Próbkę kabla 1,2 m mocuje się poziomo w specjalnej wentylowanej kabinie, do której żył w czasie trwania próby przyłożone jest napięcie o wartości znamionowej, tworząc w ten sposób otwarty obwód elektryczny. Pod próbką umieszcza się znormalizowane źródło ognia o temperaturze 750 °C. Czas działania ognia wynosi 180 min. Wynik próby uznaje się za pozytywny, jeśli w tym czasie nie nastąpi zwarcie lub przerwa w badanym obwodzie.

(...)

mł. bryg. mgr inż. Edward Skiepko
pracownik Szkoły Głównej Służby Pożarnej, ekspert
SITP i SIBP w zakresie zasilania urządzeń
przeciwpożarowych, od 2007 roku rzeczoznawca
do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych