地鐵用交聯電纜的阻燃技術

蘇丹丹

摘 要：地鐵通常是城市最大的基礎設施之一，同時也是城市客運交通的大動脈以及城市生命線。作為容量比較大的公共交通工具，其安全性直接關系到廣大乘客的生命安全。根據地鐵結構特點，地鐵對來自其外部的災害防御能力好，而對來自其內部的災害抵御能力差。在地下狹小空間內，人員和設備高度密集，一旦發生災害，疏散救援十分困難。所以文章基于地鐵用電纜的不同敷設環境對無鹵低煙的阻燃要求，提出地鐵用電纜各部分結構的選材原則。

關鍵詞：地鐵用電纜；阻燃要求；阻燃技術

1 地鐵電纜對無鹵低煙阻燃要求的考慮

作為供電系統的環網35kV電纜的使用環境條件目前有隧道內、變電所內電纜夾層和高架橋上、電纜排管及地面電纜溝幾種情況。

對于在地鐵隧道內、變電所內使用的電纜，由于處在相對密閉的環境下，一旦因各種因素造成電纜線路起火時，不允許火焰沿電纜長度方向蔓延導致火災擴大，同時也不允許發生燃燒的電纜產生大量濃煙和鹵酸氣體。這是為便于人員逃生，同時防止鹵酸氣體對封閉環境內的物質、尤其是電器設備中的金屬產生腐蝕作用，從而導致二次災害的發生。

基于這種情況要求，敷設于隧道內、變電所內電纜夾層的電纜必須滿足無鹵低煙阻燃的要求，這類電纜的絕緣、護層等各種材料適合選用無鹵低煙阻燃的材料，同樣這類電纜的結構設計也一定要滿足良好的無鹵低煙阻燃能力的性能要求。

對于敷設于高架橋上、電纜排管及地面電纜溝的電纜。由于處在開放的環境條件下、有的電纜（比如高架橋上）要承受強烈的日照和環境老化的作用，有的電纜要承受長期的積水浸泡（比如地面電纜溝內的電纜）。這類電纜處在開放的環境下，可以不要求具備無鹵低煙的阻燃能力，但要求擁有較強的耐受日光老化和具有相應防水功能。

在這種使用條件下，電纜的結構設計不必考慮無鹵低煙阻燃的性能。這類電纜的護層材料適合選用聚乙烯塑料或聚氯乙稀塑料。作為電纜護層，這類材料比無鹵低煙阻燃的材料有著更好的耐受日光老化和更好的防水滲透性能。

基于這種情況，可以看出敷設于高架橋上、電纜排管及地面電纜溝的電纜可以不要求具備無鹵低煙的阻燃能力，但要擁有較強的耐受日光老化和具有較好的防水滲透功能。

所以，在地鐵環網電纜的選型時，如果根據不同的使用條件選用不同類型的電纜比較好。由于無鹵低煙阻燃的護層材料的常規性能（如抗拉強度、斷裂伸長率等）要低于、而價格要高于聚乙烯或聚氯乙稀護層材料；因此在不要求具備無鹵低煙的阻燃要求條件的區段，可選用普通或有鹵阻燃的防水電纜。這樣的設計選型方案不僅可以減少了電纜的采購成本，而且對減少電纜的敷設問題發生、提高電纜運行的可靠性也是非常有好處的。

2 電纜結構與選材對電纜無鹵低煙阻燃性能的影響

絕緣：地鐵及其它領域使用的無鹵低煙電纜，絕緣材料可采用乙丙橡膠（EPR）、交聯聚乙烯（XLPE）、聚乙烯（PE）或其他的無鹵阻燃聚烯烴等。因為XLPE絕緣的電纜具有較高長期工作溫度、優良的電氣性能、優異的熱穩定性和老化穩定性，優良的耐化學腐蝕性能及優良的耐水性并且不含有鹵素，所以除有特殊場合外（如：因頻繁移動有柔軟要求、低電壓且高阻燃要求等），多數情況下采用XLPE作為無鹵低煙系列電纜的絕緣材料。

包扎帶：無鹵低煙電纜所用包扎帶一般采用各種布狀物為基材，水合金屬氧化物如氫氧化鋁、氫氧化鎂等粉狀為阻燃材料，通過一定的工藝加工制成的無鹵低煙阻燃包帶，其在阻燃的同時可大大降低發煙量。

護套材料：無鹵低煙電纜的護套對電纜阻燃性能及燃燒時釋放出氣體的煙密度影響最大，這就要求護套材料接觸火焰時應有成殼性。

材料的發煙，與燃燒、阻燃無必然聯系，只是作為電纜燃燒后的“二次災害”而被用戶越來越多的予以關注。所謂“發煙”是指粒子在0.01～10μm之間的懸浮在空氣中的微塵物，多半為黑煙。發煙程度與分子結構有關，PVC發出一定的黑煙，PE幾乎不發黑煙。

目前多數選用無鹵低煙阻燃聚烯烴護套料，例如在不含鹵素的聚烯烴中加入了Al（OH）3或Mg（OH）2。由于燃燒時釋放水蒸氣氣體，帶走熱量、降低燃燒電纜的溫度，隔離或沖淡了電纜周圍的氧氣從而達到電纜阻燃的目的。國目前這種無鹵低煙電纜料的氧指數在30～42之間，同時也可以使燃燒時釋出氣體的煙密度和鹵酸氣體量達到IEC標準的要求。

結構：關于無鹵低煙阻燃電纜的成束阻燃性能要求，即電纜的阻燃能力，針對的是電纜整體而言。護層材料的氧指數的高、低僅指的是單一材料時在特定試驗條件下的測試結果，電纜整體成束阻燃性能水平還與電纜的結構方式、其他所用材料、導體材質與截面大小、有無金屬鎧裝等有關。因此不用、也不能通過限定護層材料的氧指數值來保證電纜整體成束阻燃性能的。

可以通過對電纜結構的仔細設計，來達到整體電纜無鹵低煙阻燃性能水平的實現。比如設計時對電纜平均氧指數的作為參考方向，通常C類阻燃電纜，一般設計電纜的平均氧指數在25以上；A類阻燃電纜應有高氧指數的擠出襯層，建議電纜平均氧指數>32，且護套材料接觸火焰時應有成殼性。但對電纜平均氧指數僅能作為參考，還有其他因素要綜合考慮，最終要以電纜成束燃燒試驗的結果確定。

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