電線電纜防火性能分析

劉水和

摘 要：電力線路在現代社會生產生活中十分常見，因為電線電纜使用、管理不當引發的火災事故也常有發生。加強電線電纜防火性能研究，對于提高電力系統防火水平保障消防安全具有十分重要的意義。文章圍繞電線電纜防火性能有關問題進行分析和探討，首先分析了電線電纜的起火因素以及相關特性，其次對電線電纜防火阻燃性能的產生與檢測進行了詳細闡述，最后從消防安全角度對電線電纜的具體應用進行了討論。

關鍵詞：電線電纜；防火性能；機理；防火措施；防火應用

引言

現代社會，電力的廣泛應用在促進社會生產力的發展的同時，也給消防安全帶來了威脅。作為電力系統中不可或缺的重要組成，電線電力的消防水平對系統的消防安全水平有著直接影響。大量火災事故調查結果顯示，電線電纜存在消防缺陷是引發火災事故的重要原因。當前，我國關于電線電纜的消防安全思想屬于被動消防，其采取的防火措施只是從火災發生后抑制火災影響范圍擴散而制定的。這種被動型的消防原則使得電線電纜防火能力有限，而受實際施工過程中電線電纜數量多、分布密度大、施工質量不穩定等因素的影響，電線電纜發生火災的可能性進一步增加。因此，要提高電線電纜消防防火能力，就必須加強電線電纜火災隱患防控管理，通過行之有效的技術措施和嚴格的標準要求，最大限度降低電線電纜發生火災的可能性以及提高在高溫、明火等環境下的耐受能力。

1 電線電纜的起火因素以及相關特性分析

通過大量火災事故調查分析可知，電線電纜發生火災的原因主要有電路負荷超標，短路、接觸電阻過大及外部熱源作用。在短路、局部過熱和外部高溫環境下絕緣材料喪失絕緣性能等。調查結果顯示，在發生火災時，電線電纜會有如下表現：

（1）火災事故發生后，起火環境溫度會迅速升高，當溫度上升至800℃到1000℃，在高溫狀態下，電線電纜表面的絕緣層會迅速老化，絕緣性能急劇下降。當絕緣層絕緣能力降到一定水平后就可能導致短路等次生電氣事故發生，從而造成更大的損失；（2）導線電纜在規定的允許載流量下有較大的過載能力；（3）當電線電纜發生短路時，形成電路通路位置的絕緣層溫度迅速升高，進入熔融狀態，隨著起火燃燒，引發火災。

2 電線電纜防火性能分析

2.1 防火機理分析

2.1.1 阻燃機理

電線電纜的阻燃能力的形成在于絕緣層材料在加工生產過程中添加了阻燃劑，從而使得當火災發生時絕緣層的性質、表現發生了改變，進而達到阻燃的效果。

（1）吸熱作用。當火災發生時，電線電纜絕緣層受高溫影響發生熱裂解，破壞絕緣層結構，這是絕緣層絕緣能力下降的直接原因。而添加了阻燃劑后，在高溫狀態下阻燃劑發生分解反應，反應過程中吸收大量的熱，從而降低絕緣層溫度，延緩了材料的熱分解速度；此外，在高溫環境下，阻燃劑相發生改變，同時吸收大量熱，這一物理變化也是延緩絕緣層內部溫度升高的一個重要因素。

（2）中止反應。阻燃劑受熱分解后，會產生大量具有阻斷效果的物質。這些物質與燃燒反應物發生反應，阻止了燃燒反應繼續進行，起到了抑制火災的作用。

（3）產生隔離層。絕緣層受熱發生裂解反應，生成的產物會在電纜電線表層形成堅硬的隔層，從而將尚未反應的材料部分與外界隔離，降低熱傳導速度，延緩絕緣層熱裂解的過程。

2.1.2 耐火機理

（1）電線電纜耐火性能主要是通過在電線電纜的絕緣和護套材料中加入某種添加劑而實現的，在火災環境下，該添加劑可以有效降低聚合物產生的熱量，防止聚合物分解或促進絕緣和護套材料炭化形成保護層。

（2）物理隔離是提高電線電纜耐火性能的另一種方法。目前常用的方法是使用云母玻璃絲帶包覆在線芯金屬周圍，通過云母玻璃絲帶所具有的耐高溫、絕緣效果提高電線電纜的耐高溫能力，使之在高溫環境下可以正常工作一段時間。

2.1.3 礦物絕緣電纜機理

這種提高電線電纜阻燃能力的方法是借助了金屬水合物的吸收效應。下面以氫氧化鋁和氫氧化鎂兩種金屬水合物為例，在高溫環境下，氫氧化鋁和氫氧化鎂受熱分解，分別生成氧化鋁和水、氧化鎂和水，并同時吸收大量的熱。具體反應方程式見下：

2Al（OH）3--*Al2O3+3H2O-2648KJ （1）

Mg（OH）2--～MgO+H2O-93.3KJ （2）

由于吸收了大量的熱，使得絕緣層高聚物燃燒速度受到很大控制。

2.2 電線電纜燃燒特性分類及其標準試驗

藉由電線電纜的阻燃、耐火性能水平以及阻燃，對其進行分類，可以分為普通電線電纜、阻燃電線電纜、耐火電線電纜。而根據阻燃、耐火的機理可以將阻燃、耐火電線電纜分為無鹵低煙電線電纜及礦物絕緣電纜。

（1）火焰不僅是火災發生時的主要危害因素之一，也是火災擴散的主要原因。阻燃電線電纜就是針對避免明火產生而設計出來的。當發生火災時，阻燃電線電纜絕緣層受到高溫影響發生變化，但并不形成火焰，從而降低了火災的威脅，延緩了火災擴散的速度。常用的標準試驗為GB/T18380.3（等同于IEC60332-1999）。

（2）耐火電線電纜則指的是在火災高溫環境下一定時間內保持材料性質穩定和電路正常工作的電線電纜。其檢測標準為GB/T12666.6（等效于IEC60331-21-1999）：

（3）在電線電纜絕緣層材料合成生產時加入鹵素是常見的絕緣材料阻燃設計方法。但由于鹵素毒性較大，所以無鹵絕緣材料成為目前開發的一個重要方向。低煙電線電纜根據耐火性能分為阻燃型和阻燃耐火型兩種，均不含鹵素。其中，阻燃型電線電纜在發生火災時不產生火焰，生成的煙塵也較少，對火焰的擴散、蔓延有一定的控制、抑制作用。檢測標準主要有GB/T17650.2（等同于IEC60754-2）、GB/T17651.2（等同于IEC61034-2）和GB/T18380.3（等同于IEC60332-3）三項。阻燃耐火型則是對阻燃性電線電纜進行了強化，不但阻燃，而且保障電線電纜在火災環境下一定時間內工作正常，檢測標準則在上述標準之外增加了GB/T12666.6（等效于IEC60331）。

（4）礦物絕緣電纜是在綠色環保、健康理念下設計開發出來的又一新型電線電纜，該種電纜不僅在火災條件下不會起火燃燒，而且不會形成煙塵和有毒物質。其本身也不會因短路而引起火災。檢測標準除了常用的GB/T12666.6耐火試驗外，還針對火災實際情況，參照英國BS標準有關內容對電線電纜進行了抗噴淋水和抗機械撞擊（重物墜落）檢測。此外，國標GBl3033-1991《額定電壓750V及以下礦物絕緣電纜及終端》也是礦物絕緣電纜常用的重要參考標準。

3 電線電纜在防火工程中的應用

3.1 電線電纜的選用

3.1.1 選用原則

消防工程中使用電線電纜，除了要滿足一般電線電纜的使用要求外，還要具有與設計標準相符合的防火等級，以保證其在火災發生條件下正常工作，保障必須的電力供應，將火災損失降到最低限度。同時，基于電線電纜在火災環境下也可能燃燒的情況，在選擇電線電纜時，要充分考慮其在火災狀態下的特性表現，具體有兩項要求，一是要避免電線電纜因為短路、過載發熱引發火災，二是要提高絕緣層在外部火焰灼燒狀態下保持狀態、結構穩定的性能，從而減少絕緣層材料裂解產生的小分子有毒有害物質，避免“二次災害”的產生。在選用電線電纜時要堅持實事求是、因地制宜的原則，根據使用條件選擇恰當、適宜的電纜電線，要既滿足使用要求，又保證運行安全，還要注意控制成本。

3.1.2 非消防電氣線路的選用要求

（1）對于沒有特殊要求的常規線路，使用普通電線電纜進行敷設，如果是采用直埋或穿管暗敷的敷設方式的話，也可以使用普通電纜；（2）如果是多條電線電纜集成一束進行敷設，由于集束電纜工作狀態下溫度更高，宜使用阻燃電線電纜；（3）對于特級、一級場所等消防安全要求嚴格的場所，應該使用無鹵低煙型；（4）對于木制結構公共建筑，特級、一級場所中承擔著主干線路職責，負荷水平高的線路應使用礦物絕緣電纜。

3.1.3 消防電氣線路的選用要求

在為消防設備選擇電氣線路時，消防設備的用電工作時間是個重要指標，不同用電時間的線路選擇的電線電纜種類也不一樣。具體情況如下：（1）對于消防設備用電時間超過1小時的情況，根據敷設方式選擇電線電纜類型，其中，耐火電線或礦物絕緣電纜用于配電線路采用明敷或暗敷方式的場合，阻燃耐火電線主要用于電線在金屬線槽內明敷或穿金屬管、阻燃型硬質塑料管暗敷時的場合，阻燃電線主要用于電線在耐火金屬線槽內明敷或穿涂有防火涂料的金屬管的場合；阻燃耐火電纜或礦物絕緣電纜則應用于變配電所（或總配電室）引至消防設備的電源主干線路上。（2）對于消防設備用電時間小于1小時，大于20分鐘的場合，電線電纜負荷略小，對電線電纜的絕緣阻燃耐火等級要求也較低，其中，采用明敷形式的電力線路應采用礦物絕緣電纜；而使用埋墻方式，同時保護層厚度大于等于30毫米，或者采用耐火電纜橋架敷設或云母絕緣耐火電纜封閉式金屬橋架敷設的情況，可使用普通電線電纜。（3）對于消防設備用電時間小于20分鐘的場合，常規電線電纜的應用范圍較廣，比如配電線路穿金屬管或封閉式金屬線槽并涂防火涂料，云母絕緣耐火電纜明敷設等情況，均可使用常規電線電纜。

3.2 電纜線路敷設的防火措施

3.2.1 做好防火封堵措施

對于電力線路穿過多個區域的情況，要做好線路穿經途中不同區域間的封堵處理，做好消防隔離，避免發生火災時火勢沿線路擴散。

3.2.2 確保電力線路與熱源和火源間的安全距離

在敷設電力線路時，要注意與附近存在的熱源、火源間的距離足夠安全，避免熱源、火源給電力線路帶來的不安全因素。在某些易燃易爆環境下不能進行電氣線路敷設。

4 結束語

消防安全重于泰山。電線電纜起火因素和起火后形成的危險源都較多。在使用、管理電線電纜過程中，必須高度重視電線電纜的防火性能。根據具體應用環境正確選擇電線電纜的種類、規格，既要滿足使用技術要求，又要考慮經濟成本。要加強電力線路的日常維護管理，確保電線電纜長期處于正常工作狀態，加強巡視檢查，及時排除異常情況，將火災隱患消滅于起始狀態，從而有效預防電線電纜火災事故發生，保障人民群眾的生命財產安全和國家經濟、社會秩序安定和諧。

參考文獻

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