淺議電線電纜阻燃性能

文｜陜西省產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗所 馮 群

1 前言

電線電纜是用以傳輸電（磁）能、信息和實現(xiàn)電磁能轉(zhuǎn)換的線材產(chǎn)品。它是由下列部分組成的集合體：一根或多根絕緣線芯，以及它們各自可能具有的包覆層、總保護(hù)層及外護(hù)層。電纜亦可有附加的沒有絕緣的導(dǎo)體，電線電纜主要包括裸線、電磁線及電機(jī)電器用的絕緣電線、電力電纜、通信電纜與光纜。電纜有電力電纜、控制電纜、補(bǔ)償電纜、屏蔽電纜、高溫電纜、計算機(jī)電纜、信號電纜、同軸電纜、耐火電纜、船用電纜等，它們都是由多股導(dǎo)線組成，具有連接電路、電器等用途。

電線電纜產(chǎn)品是關(guān)系到國計民生的產(chǎn)品，近年來，各級政府和技術(shù)監(jiān)督部門對電線電纜產(chǎn)品的質(zhì)量高度重視，每年組織開展電線電纜產(chǎn)品監(jiān)督抽查工作，根據(jù)筆者單位歷年承擔(dān)監(jiān)督抽查工作來看，基本能夠反映本省電線電纜生產(chǎn)企業(yè)目前的產(chǎn)品質(zhì)量狀況，為政府和行政主管部門掌握本省電線電纜產(chǎn)品的總體質(zhì)量狀況提供第一手資料。通過多年來對此項工作的實施，本省電線電纜產(chǎn)品質(zhì)量總體呈上升趨勢，生產(chǎn)企業(yè)通過此項工作對產(chǎn)品質(zhì)量的提升逐步重視，歷年來出現(xiàn)的比較集中的一些產(chǎn)品不合格項目逐漸得以糾正。

我們通過對日常各類檢驗工作發(fā)現(xiàn)，電線電纜阻燃性能等一些重要項目需要引起生產(chǎn)企業(yè)、檢驗機(jī)構(gòu)等方面的高度重視。為進(jìn)一步加深對相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)、試驗方法等的理解，本文著重對電線電纜阻燃性能進(jìn)行論述和分析。

2 電線電纜引發(fā)火災(zāi)的原因

目前就使用的大部分電線電纜而言，其絕緣層和護(hù)套由各種聚合物組成，如聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）、聚丙乙烯（PP）等，這些材料都具有不同程度的可燃性，遇到高溫或者明火極易引起火災(zāi)，個別甚至具有易燃性。建筑物越是稠密，人員越是集中，線纜鋪設(shè)密度越大，而引發(fā)火災(zāi)的可能性更大，如超高層建筑、大型娛樂場所、工礦企業(yè)、地下建筑等，往往都是線纜火災(zāi)高發(fā)地區(qū)，而且更容易引起連續(xù)火災(zāi)，造成更大的經(jīng)濟(jì)損失，并威脅到人身財產(chǎn)安全。

線纜短路或?qū)w材質(zhì)問題也是引發(fā)火災(zāi)的一個重要原因，即使是低壓線路，短路電流往往會是正常電壓的數(shù)百倍甚至數(shù)千倍，線路內(nèi)瞬間產(chǎn)生的熱量，伴隨線路短路點的火花，電弧溫度可達(dá)3000度以上，足以使線纜的絕緣和護(hù)套發(fā)生燃燒，即使保護(hù)器切斷電流，火焰也不會熄滅，仍舊有可能引燃臨近物品，發(fā)生火災(zāi)。

線纜火災(zāi)發(fā)生之后，由于絕緣層和護(hù)套的材質(zhì)問題，聚合物會在高溫和燃燒狀態(tài)下分解，釋放出氯化氫等有毒、腐蝕性氣體，這些氣體會直接危害人的生命財產(chǎn)安全，也會對機(jī)器設(shè)備、建筑結(jié)構(gòu)等造成損害，影響使用效果和壽命，嚴(yán)重降低設(shè)備的安全性和使用性，造成二次污染。

3 阻燃電線電纜

是指在規(guī)定條件下，試樣被燃燒，并撤去試驗火源后，火焰的蔓延僅在限制范圍內(nèi)，殘焰或殘灼在規(guī)定時間內(nèi)，自行熄滅的線纜。其基本特征是，在火災(zāi)情況下，有可能被燒壞而不能正常使用，但可以止住火勢的蔓延，通俗的講就是電線電纜一旦失火，此類線纜能夠把燃燒控制在有限范圍內(nèi)，不發(fā)生蔓延，保住其他設(shè)備或附近的物品，避免造成更大的損失。

3.1 阻燃線纜的分類

普通阻燃線纜：在制造過程中，選用火焰?zhèn)鞑ニ俣认鄬^低的材料作為電線電纜的護(hù)套和絕緣層材料，或者在絕緣層和護(hù)套中加入特定的能降低火焰迅速蔓延的添加劑，制成電線電纜。此類電線電纜主要考慮降低其火焰?zhèn)鞑ニ俣龋瑖H標(biāo)準(zhǔn)和我國國家標(biāo)準(zhǔn)將其分為A、B、C三類，由于制作工藝簡單而且成本相對較低，是目前用量最大的一類。

低煙阻燃電線電纜：除考慮降低火焰?zhèn)鞑ニ俣纫酝猓€考慮要求降低燃燒時產(chǎn)生的煙濃度，因此在制造過程中，絕緣層和護(hù)套中加入氫氧化鋁、硼酸鋅、碳酸鈣等抑煙劑起到降低煙濃度的作用，對此類電線電纜的檢驗，除了對碳化長度檢驗還要檢驗煙濃度的指標(biāo)。

低煙無鹵阻燃電線電纜：除阻止火焰蔓延特性外，還有燃燒時不產(chǎn)生濃煙，燃燒物的腐蝕性和毒性低等特性，因而減少了對儀器設(shè)備和建筑物的腐蝕及對人身的損害，對此類電線電纜主要檢測其燃燒碳化長度，燃燒煙密度，同時檢驗煙氣毒性成分含量，或煙氣對生物體的毒害程度，此類電線電纜生產(chǎn)成本較高，一般為安全性要求高或在重要的工程中使用。

氟塑料阻燃電線電纜：用氟塑料作為護(hù)套和絕緣層的材料，依據(jù)對此類電線電纜的檢測結(jié)果來看氟材料的氧指數(shù)、火焰?zhèn)鞑ニ俣取煗舛取⒏g性低，而且介電常數(shù)、介質(zhì)損耗因數(shù)、高速傳送頻帶的信號衰減比其他材料的電線電纜都小，物理性能也好很多，此類產(chǎn)品成本遠(yuǎn)高于其他種類產(chǎn)品。

3.2 阻燃線纜與耐火線纜的區(qū)別

耐火電纜是指：在規(guī)定試驗條件下，試樣在火焰中被燃燒，在一定時間內(nèi)仍能保持正常運(yùn)行的性能。它的根本特性就是電纜在燃燒條件下仍然能維持該線路一段時間的正常工作。通俗地講，萬一失火，電纜不會被容易就燃燒，回路比較安全。因此耐火電纜與阻燃電纜的主要區(qū)別是：耐火電纜在火災(zāi)發(fā)生時能維持一段時間的正常供電，而阻燃電纜不具備這個特性。

這個特性決定了耐火電纜在現(xiàn)代都市及工業(yè)建筑中起著重要的作用，因為一旦火災(zāi)發(fā)生，控制、監(jiān)視、導(dǎo)引及報警等系統(tǒng)供電回路必須維持正常工作。因此，該電纜主要使用在應(yīng)急電源至用戶消防設(shè)備、火災(zāi)報警設(shè)備、通風(fēng)排煙設(shè)備、導(dǎo)行燈、緊急電源插座、緊急用電梯等供電回路。

4 阻燃線纜的試驗方法

電線電纜阻燃性能的試驗方法主要按照和GB/T 18380和GB/T 12666.2-2008兩種方法進(jìn)行檢測。

（1） GB/T 18380方法可分為兩種具體方式進(jìn)行試驗操作

單根電線電纜垂直燃燒試驗方法，將6000mm的電線電纜垂直安防在300mm×450mm×1200mm的試驗箱內(nèi)，用強(qiáng)度為1kW的燃?xì)鈬姛艚o電線電纜供火，按電線電纜的直徑不同供火時間從60s到480s不等，試驗結(jié)束后根據(jù)線纜的碳化高度判定試驗結(jié)果，此種方法試驗裝置及程度簡單，便于操作，一般線纜企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)都可建立，但此種方法不適合直徑小于0.8mm的電線電纜火截面積0.5mm2的小型規(guī)格絞線，并且單根電線電纜型式與電線電纜實際工程應(yīng)用情況有較大差距。

成束電線電纜的垂直燃燒試驗方法，將長度為3.5m的多根電線電纜成束安裝，垂直于1000mm×2000mm×4000mm的實驗箱內(nèi)，用強(qiáng)度為20.6kW的燃?xì)鈬姛舸怪毕螂娋€電纜供火，A、B供火時間為40min，C供火20min，試驗結(jié)束后電線電纜的碳化長度不超過2.5m為通過。此種方法試驗規(guī)模大，要求比單根電線電纜試驗方法苛刻，但與實際電線電纜應(yīng)用情況接近。

（2） GB/T 12666.2-2008方法試驗操作

試驗前，試樣、設(shè)備和周圍空氣應(yīng)該在23±5℃溫度下達(dá)到熱平衡，整個試驗期間周圍空氣溫度穩(wěn)定在23±5℃。試驗用燃?xì)鉃榧夹g(shù)級甲烷，標(biāo)稱熱值37.36MJ/m3，允許使用其他等級的甲烷、天然氣、煤氣或丙烷。無論何種情況，燃?xì)鈶?yīng)能提供可校準(zhǔn)的火焰。

固定噴燈底座的楔子應(yīng)能將噴燈燈管從豎直位置轉(zhuǎn)至與豎直位置成20角，同時等關(guān)口平面與燈管縱軸線的交點和試驗火焰的藍(lán)色內(nèi)錐觸及試樣表面點之間的距離應(yīng)為40mm的供火位置。噴燈燈管縱軸線應(yīng)處在正交于試樣縱軸線，同時通過試樣中點的垂面內(nèi)，使火焰藍(lán)色內(nèi)錐正好觸及試樣正表面中心線中點。

實驗室應(yīng)具有排氣通道，至少2m3應(yīng)位于試驗火焰區(qū)域的上方，作為熱量和煙氣的積累空間。同時應(yīng)配備排風(fēng)機(jī)，以便在試驗后把煙氣排出試驗區(qū)域。

將試樣水平固定在試驗箱內(nèi)，底部平鋪一層不大于6mm的矩形醫(yī)用棉層，棉層面積不小于305mm×（150～200）mm，棉層表面以水平試樣的軸線為中心，棉層的上表面應(yīng)位于實驗火焰的藍(lán)色內(nèi)錐觸及表面點的下方。試樣固定在水平支架上，支架間距230mm。

試驗前，噴燈豎直且遠(yuǎn)離試樣，并檢查火焰。保證其總高度為（125±10）mm。藍(lán)色內(nèi)錐高度40±2mm。將噴燈固定在楔形臺上，使噴燈處在供火位置。

點燃噴燈向試樣供火30s，然后迅速移開噴燈，避免造成對周圍空氣和底部棉層的擾動。

試驗結(jié)果判定：

（1）碳化長度不大于100mm。

（2）試驗箱底部的棉層沒有被燃燒滴落物引燃。

（3）如果實驗過程中有灼熱物、燃燒顆粒滴落在棉層或者楔子上，則重新試驗，棉層應(yīng)覆蓋以試樣水平軸為中心的305×355mm長的試驗表面，同時在噴燈周圍楔子的表面上鋪上棉層，試驗結(jié)果仍以a、b兩項判定。