消防安全用中壓阻燃B1級耐火電力電纜的研制與應(yīng)用

文┃王巖鵬 曾婉 賈超民（金杯電工衡陽電纜有限公司）

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，人口的擴(kuò)張是我國城市普遍存在的一個現(xiàn)象，而城市面積的短缺造成了住房需求的不足，在這種情況下， 高層和超高層建筑便出現(xiàn)在人們的視野。同時，我國高鐵、地鐵軌道交通不斷擴(kuò)大，地下設(shè)施不斷擴(kuò)張完善，越來越多的中壓電纜被應(yīng)用到配電系統(tǒng)中，電纜敷設(shè)也越來越密集。因電纜護(hù)套老化、電纜性能不穩(wěn)定等原因引發(fā)的火災(zāi)也頻繁發(fā)生，同時，一旦火災(zāi)發(fā)生，消防設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，也需要電線電纜的保障。因此，如何降低火災(zāi)發(fā)生的概率，以及確保發(fā)生火災(zāi)一段時間內(nèi)電路的正常運(yùn)行，對中壓電力電纜的阻燃和耐火性能提出了非常高的要求。

長期以來，由于缺少電纜燃燒性能分級標(biāo)準(zhǔn)，一些必要場所采用阻燃和耐火電纜的規(guī)定有些籠統(tǒng)，默認(rèn)只需A類成束燃燒阻燃要求即可。而事實(shí)上針對不同使用性質(zhì)的場所，比如一些人員密集場所和需要特殊保護(hù)的場所，應(yīng)規(guī)定采用較高燃燒性能等級的電纜。

我們設(shè)計開發(fā)的消防安全用阻燃B1級耐火電纜，不僅可以將可能產(chǎn)生的火災(zāi)危害降至最低，同時使電纜在火災(zāi)發(fā)生時能正常運(yùn)行保持長時間供電的能力，為火災(zāi)救援及特殊設(shè)備的供電提供保障。

1 建筑消防安全用電纜的選用

1.1 建筑用電纜的選用規(guī)定

建筑電氣中電線電纜的選用，不僅關(guān)系到用電設(shè)備的正常使用及建筑電氣的工程造價，更重要的是關(guān)系到電氣使用的安全性，甚至建筑內(nèi)人員的人身安全。

在國家標(biāo)準(zhǔn)GB 51348-2019 《民用建筑電氣設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)》中，已對民用建筑中的電力電纜選擇做出了明確規(guī)定，建筑高度超過100m的公共建筑應(yīng)選擇燃燒性能B1級及以上的電纜。在GB 51298-2018 《地鐵設(shè)計防火標(biāo)準(zhǔn)》中，已經(jīng)明確注明中壓電纜宜采用耐火電纜。這些都標(biāo)志著，阻燃耐火電力電纜選擇對消防安全的重要性。

1.2建筑用電纜的選用建議

（1）為避免因電線電纜自身質(zhì)量不過關(guān)而引起的電氣火災(zāi)事故，電線電纜必須選用正規(guī)品牌合格的電線電纜；

（2）鋁導(dǎo)體在應(yīng)用中容易出現(xiàn)氧化導(dǎo)致接觸電阻增加而發(fā)生溫度升高以及接觸不良等現(xiàn)象，因而銅線芯電線電纜應(yīng)當(dāng)作為優(yōu)先選擇，以減少火災(zāi)隱患；

（3）對于交聯(lián)聚乙烯絕緣電纜，其電氣性能較聚氯乙烯絕緣電纜優(yōu)異，因而建筑設(shè)備將交聯(lián)聯(lián)聚乙烯絕緣電纜作為優(yōu)先選擇；

（4）因為阻燃電纜具有減緩甚至阻止火災(zāi)擴(kuò)張、蔓延的作用，耐火類電纜保障在發(fā)生火災(zāi)的一段時間內(nèi)電氣線路也能正常通電。正確區(qū)分建筑物的重要性、特殊性以及火災(zāi)危險性。 根據(jù)不同的建筑物、不同的部位、不同的配套設(shè)備來選擇其相對應(yīng)的電纜。

2 消防安全用電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 耐火電纜的定義

所謂耐火電纜是指在規(guī)定的火源和時間下燃燒時具有能持續(xù)地在指定狀態(tài)下運(yùn)行能力的電纜。

1.2 耐火結(jié)構(gòu)分析

市場上低壓耐火電力電纜的其形式主要有兩種，第一種是采用導(dǎo)體上繞包耐火云母帶，遇火后生成不溶不熔的堅硬殼體，從而達(dá)到耐火的目的；第二種是采用礦物氧化鎂做絕緣，在遇火時絕緣不會被燒毀。這兩種結(jié)構(gòu)的顯著特點(diǎn)都是在導(dǎo)體表面包覆一層無機(jī)的耐火層來達(dá)到耐火的目的。而中壓電纜由于其性能要求的特殊性，無法采用上述結(jié)構(gòu)和方法達(dá)到耐火的性能要求。

1.3 電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計

中壓阻燃B1級耐火電力電纜的結(jié)構(gòu)是由其在高壓下運(yùn)行的電氣參數(shù)所決定的，絕緣線芯必須由導(dǎo)電線芯、導(dǎo)體屏蔽、交聯(lián)聚乙烯絕緣和絕緣屏蔽等組成。而單芯中壓電纜絕緣厚度較厚，可燃物的容量較大，同時電纜結(jié)構(gòu)中各層次比較緊密，電纜內(nèi)部基本沒有空間間隙，散熱速度慢。所以在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中，我們要考慮到阻燃、擋火、隔熱、散熱、降溫等特性，確保電纜內(nèi)部絕緣線芯結(jié)構(gòu)完整性，能通過中壓耐火試驗。因此，經(jīng)過反復(fù)研究、試驗，決定在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中增加阻火層、復(fù)合隔離層結(jié)構(gòu)，兩層結(jié)構(gòu)在燃燒或達(dá)到一定溫度時能形成一層致密的陶瓷狀鎧體，充分起到隔熱、降溫的效果，可以保證絕緣線芯不會因溫度過高而損傷，降低或失去絕緣性能。

而電纜的阻燃性能要達(dá)到B1級，電纜材料的選取也是至關(guān)重要的，選用的材料必須具備阻燃性、不滴落、發(fā)煙量低、熱釋放低等特點(diǎn)。根據(jù)本次設(shè)計的電纜結(jié)構(gòu)、電纜外徑、及試驗特性，我們對不同廠家的材料進(jìn)行試驗對比，最終選擇的材料均是燃燒時無鹵酸氣體放出，毒性和腐蝕性氣體釋放量極少，產(chǎn)生的煙霧濃度極低，滿足透光率要求。

通過產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計和材料選擇，形成了電纜的最終結(jié)構(gòu)如圖1，滿足了產(chǎn)品的性能要求。

2 產(chǎn)品的耐火阻燃原理

圖1 單芯中壓阻燃B1級耐火電力電纜結(jié)構(gòu)圖

2.1 復(fù)合隔離層

此層次結(jié)構(gòu)采用特種隔離材料多層次組合的形式。此結(jié)構(gòu)其具有隔熱、降溫，受熱分解后結(jié)殼的效果，材料中應(yīng)填充有大量的水合氧化物。在受熱時，水分子蒸發(fā)，可以吸收大量的熱量，降低電纜的溫度，形成的水蒸氣可以沖淡電纜周圍氧氣的濃度，阻止火焰和熱量向電纜內(nèi)部蔓延和傳遞。同時該結(jié)構(gòu)在燃燒或達(dá)到一定高溫時將形成一層致密的鎧體，具有水平燃燒可以自熄不延燃，不熔融、不滴落、不脫落等特點(diǎn)，溫度越高、時間越長燃燒后的鎧體越堅硬，殘余物為無機(jī)物，充分起到隔熱、降溫的效果，可以保證絕緣線芯不會因溫度過高而損傷，降低或失去絕緣性能。

2.2 阻火層

此層次結(jié)構(gòu)主要作用是阻止火焰向內(nèi)擴(kuò)展燃燒。采取鎧裝等三種材料組合的結(jié)構(gòu)，在燃燒或達(dá)到一定高溫時將形成一層致密的殼狀鎧體，此鎧體在火焰燃燒的條件下不熔融、不滴流，可以起到較好的阻火效果。

2.3 低熱釋放低煙無鹵外護(hù)套

電纜外護(hù)套采用低熱釋放低煙無鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料，材料是以聚烯烴為基材，含有特種無鹵阻燃劑、消煙劑，高效潤滑劑，經(jīng)特殊配方精密混煉加工而成。此材料燃燒時無鹵酸氣體放出，毒性和腐蝕性氣體釋放量極少，產(chǎn)生的煙霧濃度極低，滿足透光率要求。同時還具備遇火成殼不易脫落的特性，起到了很好的隔熱、降溫的效果。滿足B1級燃燒性能試驗要求。

3 產(chǎn)品的性能特點(diǎn)及應(yīng)用

3.1 產(chǎn)品性能特點(diǎn)

此類產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐火性能，耐火試驗是依據(jù)TICW 8-2012《額定電壓6kV（Um=7.2kV）到35kV（Um=40.5kV）擠包絕緣耐火電力電纜》進(jìn)行，主要性能試驗指標(biāo)如下：

采用雙噴頭供火，供火過程中對電纜施加U0電壓（90分鐘），供火結(jié)束后持續(xù)施加U0并冷卻15分鐘，在試驗結(jié)束一個小時內(nèi)對試樣完整性進(jìn)行檢查，在保持原始狀態(tài)下，進(jìn)行3.5U0持續(xù)15分鐘的耐壓試驗，整個試驗階段試樣不擊穿通過則判定為合格。

產(chǎn)品阻燃性能等級達(dá)到了B1級，B1級燃燒性能試驗是依據(jù)GB 31247-2014 《電纜及光纜燃燒性能分級》進(jìn)行，主要性能試驗指標(biāo)如表1，全部通過則判定為合格。

表1 B1級燃燒性能指標(biāo)

3.2 產(chǎn)品的應(yīng)用

本文設(shè)計開發(fā)的消防安全用中壓阻燃B1級耐火電力電纜，適用于高層建筑、軌道交通、地下工礦、隧道等對防火要求比較高的公共場所及特殊場所。產(chǎn)品既能滿足建筑物正常使用又能保證人身財產(chǎn)安全，同時還符合建筑電氣節(jié)能及合理造價的原則。

4 結(jié)束語

產(chǎn)品送檢國家電線電纜質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、國家防火建筑材料質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心檢測，各項性能指標(biāo)均符合標(biāo)準(zhǔn)要求。本文設(shè)計開發(fā)的消防安全用中壓阻燃B1級耐火電力電纜，為軌道交通、高層建筑等人口密集場所提供了一個新型的、安全的、性能更加優(yōu)異的耐火阻燃電纜，給我公司帶來廣闊的市場空間，增強(qiáng)公司在市場中的競爭力。□