淺析國(guó)內(nèi)耐火電纜的應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題

蔡西川

（上海電纜研究所，上海200093）

淺析國(guó)內(nèi)耐火電纜的應(yīng)用現(xiàn)狀及問(wèn)題

蔡西川

（上海電纜研究所，上海200093）

綜述了國(guó)內(nèi)幾種耐火電纜的典型結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)，初步分析了國(guó)內(nèi)耐火電纜的應(yīng)用現(xiàn)狀，指出了國(guó)內(nèi)耐火電纜存在的問(wèn)題以及發(fā)展趨勢(shì)。

耐火電纜；典型結(jié)構(gòu)；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

0　引　言

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)發(fā)生的火災(zāi)中，電氣原因引起的火災(zāi)占一半左右。在火災(zāi)時(shí)，火焰可能會(huì)引燃電線(xiàn)電纜中的絕緣和護(hù)套材料，導(dǎo)致火災(zāi)事故進(jìn)一步擴(kuò)大。特別是火焰將消防設(shè)備的控制線(xiàn)路、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的信號(hào)傳輸線(xiàn)路、消防廣播線(xiàn)路和消防電話(huà)線(xiàn)路等電纜損壞后，會(huì)延誤救援時(shí)間，從而造成更大的生命財(cái)產(chǎn)損失。因此，世界各國(guó)對(duì)重要建筑物中的關(guān)鍵線(xiàn)路用電纜都提出了線(xiàn)路完整性要求，即要求這些線(xiàn)路的電纜具有耐火特性。

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)IEC 60331《在火焰條件下測(cè)試電纜維持線(xiàn)路完整性的能力》以及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB/T 19216《在火焰條件下電纜或光纜的線(xiàn)路完整性試驗(yàn)》中的規(guī)定，“耐火電纜的線(xiàn)路完整性”定義為“在規(guī)定的火源、規(guī)定的電纜承受狀況和規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)，電纜以設(shè)定的方式持續(xù)運(yùn)行的能力。”結(jié)合這些標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)條件的具體規(guī)定，可以看出耐火電纜的本質(zhì)要求是在火災(zāi)事故條件下可繼續(xù)維持運(yùn)行合理時(shí)間，以滿(mǎn)足人員自救和消防救援的需要。

本文介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)幾種典型的耐火電纜類(lèi)型及特征，對(duì)耐火電纜的具體應(yīng)用情況及相關(guān)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，最后對(duì)耐火電纜技術(shù)發(fā)展面臨的問(wèn)題提出幾點(diǎn)建議。

1　典型結(jié)構(gòu)

1.1礦物絕緣電纜

礦物絕緣電纜（Mineral Insulated Cables）簡(jiǎn)稱(chēng)MI電纜，該電纜以實(shí)心銅導(dǎo)體作為線(xiàn)芯，以銅或銅合金作為金屬護(hù)套，在線(xiàn)芯和金屬護(hù)套之間以緊壓的礦物粉體作為絕緣層，在金屬護(hù)套外面可選擇擠制一層有機(jī)物外護(hù)套，典型結(jié)構(gòu)如圖1a所示。

與傳統(tǒng)電纜最顯著的區(qū)別是，礦物絕緣電纜的絕緣材料是由礦物粉末組成，這種粉體也直接決定了礦物絕緣電纜的電氣性能和耐火特性。根據(jù)相關(guān)研究及實(shí)踐應(yīng)用，用于礦物絕緣電纜的礦物粉體主要成分可以為MgO、Al2O3或特種SiO2等多種材料，但目前獲得大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的僅有MgO一種。

1.2云母帶型耐火電纜

云母帶型耐火電纜主要是利用云母帶在常溫及高溫條件下均具有一定的電氣絕緣性能來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)的。根據(jù)國(guó)內(nèi)外耐火電纜對(duì)于云母帶的應(yīng)用情況，存在多種不同的結(jié)構(gòu)形式，主要包括以下兩類(lèi)：

（1）云母帶直接繞包在導(dǎo)體上形成絕緣線(xiàn)芯，成纜后以金屬作為護(hù)套，典型結(jié)構(gòu)如圖1b所示。

（2）云母帶直接繞包在導(dǎo)體上，然后擠包有機(jī)聚合物形成絕緣線(xiàn)芯，成纜后擠包有機(jī)聚合物護(hù)套，典型結(jié)構(gòu)如圖1c所示。在這種結(jié)構(gòu)中，有機(jī)聚合物材料可為交聯(lián)聚乙烯、低煙無(wú)鹵聚烯烴、改性硅橡膠等，且通常會(huì)使用一些具有阻燃及耐火特性的材料進(jìn)行填充和隔離，以提高電纜的整體耐火特性。

圖1　幾種耐火電纜的典型結(jié)構(gòu)示意圖

2　應(yīng)用現(xiàn)狀

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展和對(duì)建筑物安全的重視，耐火電纜也得到更加廣泛的應(yīng)用，國(guó)家及地方政府相關(guān)部門(mén)在各類(lèi)建筑物防火設(shè)計(jì)規(guī)范中對(duì)于耐火電纜的選擇及使用也有較為明確的要求。如在GB 50045—95（2005版）《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定：消防用電設(shè)備的配電線(xiàn)路應(yīng)滿(mǎn)足火災(zāi)時(shí)連續(xù)供電的需要，采用阻燃或耐火電纜敷設(shè)在電纜井、電纜溝內(nèi)時(shí)可不采取防火保護(hù)措施；當(dāng)采用礦物絕緣電纜時(shí)，可直接敷設(shè)等[1]。在DCJ 08-93—2002《民用建筑電線(xiàn)電纜防火設(shè)計(jì)規(guī)程（上海）》中規(guī)定：消防設(shè)備的控制線(xiàn)路、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的信號(hào)傳輸線(xiàn)路、消防廣播線(xiàn)路和消防電話(huà)線(xiàn)路等電線(xiàn)穿金屬管明敷時(shí)，應(yīng)采用耐火電線(xiàn)；由變配電所（或總配電室）引至消防設(shè)備的電源主干線(xiàn)應(yīng)采用阻燃耐火電纜或礦物絕緣電纜，但在特級(jí)、一級(jí)場(chǎng)所宜采用礦物絕緣電纜；雙電源自切箱引至消防設(shè)備控制箱及由消防設(shè)備控制箱引至消防設(shè)備等分支線(xiàn)路電線(xiàn)穿管敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用耐火電線(xiàn)，但明敷時(shí)應(yīng)采用金屬管，電纜采用支架或沿墻明敷時(shí)，應(yīng)采用礦物絕緣電纜等[2]。從上述這些規(guī)定中可以看出，建筑物中的一些關(guān)鍵線(xiàn)路用電纜均要求在火災(zāi)條件下能夠維持一段時(shí)間的運(yùn)行，但這些規(guī)定中對(duì)于耐火電纜的選用類(lèi)型（除礦物絕緣電纜外）并不夠明確。

除傳統(tǒng)的礦物絕緣電纜外，近年來(lái)我國(guó)在開(kāi)發(fā)其他具有耐火特性的電纜（特別是如圖1c結(jié)構(gòu)的電纜）方面取得了很大的進(jìn)步，并且也大量用于一些建筑物中的關(guān)鍵線(xiàn)路中。從國(guó)內(nèi)耐火電纜的實(shí)際使用情況來(lái)看，不同結(jié)構(gòu)耐火電纜的性能有較大的差異，如同等條件下相同導(dǎo)體截面的電纜載流能力存在明顯區(qū)別、不同電纜在安裝敷設(shè)時(shí)的難易程度完全不同等。另外，很多種結(jié)構(gòu)的耐火電纜（如采用云母帶耐火，有機(jī)聚合物作為護(hù)套）還沒(méi)有權(quán)威的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，這一方面導(dǎo)致耐火電纜產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊，另一方面用戶(hù)在選用時(shí)也不能按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，這也造成了耐火電纜在實(shí)際使用過(guò)程中出現(xiàn)比較混亂的局面。

3　試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

耐火電纜最本質(zhì)的要求是在火災(zāi)事故條件下可繼續(xù)運(yùn)行一段時(shí)間，因此能否通過(guò)耐火試驗(yàn)也是判別電纜是否具有耐火特性的最直接驗(yàn)證方式。從國(guó)內(nèi)外耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，對(duì)電纜具有耐火特性的考核基本是一致的，均要求電纜在燃燒試驗(yàn)條件下保持電壓和導(dǎo)體不斷，但耐火試驗(yàn)條件有較大的差異。表1列出了國(guó)內(nèi)外幾種常用標(biāo)準(zhǔn)中耐火試驗(yàn)條件[3-11]的比較。

從表1中可以看出，各個(gè)國(guó)家的標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)于耐火試驗(yàn)條件的規(guī)定有較大的差異，很多標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)燃燒試驗(yàn)時(shí)間沒(méi)有明確的規(guī)定，而且對(duì)于試驗(yàn)裝置的要求也不盡相同。分析比較這些標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容，可初步看出相對(duì)于國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)（包括EN 50200、BS 6387、BS 8491等）對(duì)于耐火試驗(yàn)的要求更加明確和嚴(yán)格，均規(guī)定電纜除單獨(dú)燃燒外，還需經(jīng)受撞擊、噴淋等與實(shí)際火災(zāi)狀態(tài)類(lèi)似的試驗(yàn)要求。

耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)是檢驗(yàn)電纜是否具有耐火特性的基本判據(jù)，耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范性保證了耐火電纜的使用安全性。從我國(guó)當(dāng)前的耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，也亟需對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容和要求進(jìn)行修訂和完善，標(biāo)準(zhǔn)中應(yīng)更多地考慮火災(zāi)事故中電纜承受的狀態(tài)，包括電纜的敷設(shè)、撞擊方式、噴淋方式等條件。

表1　國(guó)內(nèi)外常用標(biāo)準(zhǔn)中耐火試驗(yàn)條件比較

4　問(wèn)題及發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)內(nèi)外耐火電纜應(yīng)用的發(fā)展，耐火電纜的技術(shù)近年來(lái)也有了顯著的進(jìn)步。但是由于耐火電纜在應(yīng)用要求、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)方面的不完善，國(guó)內(nèi)耐火電纜還處于無(wú)序混亂的局面，耐火電纜技術(shù)發(fā)展主要包括以下幾個(gè)方面的問(wèn)題。

4.1耐火電纜產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，礦物絕緣電纜的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式及制備工藝相對(duì)來(lái)說(shuō)已比較成熟，GB/T 13033《額定電壓750 V及以下礦物絕緣電纜及終端》中對(duì)于產(chǎn)品性能及試驗(yàn)方法均進(jìn)行了明確的規(guī)定，但礦物絕緣電纜產(chǎn)品單根長(zhǎng)度的限制一直是該產(chǎn)品應(yīng)用的瓶頸。近年來(lái)，隨著電纜行業(yè)裝備技術(shù)的發(fā)展，礦物絕緣電纜產(chǎn)品單根長(zhǎng)度的制造能力也有了一定程度的提升。如何通過(guò)改進(jìn)生產(chǎn)裝備，進(jìn)一步增大礦物絕緣電纜產(chǎn)品的單根長(zhǎng)度是該類(lèi)產(chǎn)品未來(lái)的技術(shù)發(fā)展方向。

對(duì)于云母帶型耐火電纜產(chǎn)品，還需解決以下方面的問(wèn)題：（1）對(duì)于這種結(jié)構(gòu)中的云母帶類(lèi)型及性能要求需要進(jìn)行相應(yīng)的規(guī)定；（2）除JGT 313—2011《額定電壓750V及以下金屬護(hù)套無(wú)機(jī)礦物絕緣電纜及終端》外，其他以云母帶作為耐火層結(jié)構(gòu)的電纜還沒(méi)有形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)；（3）耐火電纜的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)沒(méi)有完全統(tǒng)一，國(guó)內(nèi)外的相關(guān)耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)有較大差異。這些問(wèn)題在一定程度上都限制了云母帶型耐火電纜的發(fā)展，這類(lèi)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)除需滿(mǎn)足最關(guān)鍵的耐火性能要求外，還應(yīng)從產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)適用性、結(jié)構(gòu)合理性和制造便捷性等多方面考慮。

4.2建立耐火電纜的相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)

耐火電纜作為一種具有特殊功能要求的電纜，其產(chǎn)品性能及應(yīng)用均需進(jìn)行詳細(xì)的規(guī)范。在GB 50016—2006《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中，僅對(duì)建筑物的耐火等級(jí)進(jìn)行了規(guī)定，并沒(méi)有對(duì)耐火電纜作具體規(guī)定[12]；在GB 50217—2007《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》中也僅提到“100℃以上高溫環(huán)境，宜選用礦物絕緣電纜”[13]。從建筑物的整體耐火安全考慮，設(shè)計(jì)和使用部門(mén)應(yīng)該對(duì)耐火電纜的性能要求進(jìn)行更加明確的規(guī)定。

耐火試驗(yàn)是考核電纜耐火特性的最直接方式，國(guó)內(nèi)外對(duì)于耐火試驗(yàn)方法的規(guī)定有較大區(qū)別。從本質(zhì)上講，耐火試驗(yàn)應(yīng)模擬電纜在火災(zāi)事故條件下的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)。在火災(zāi)狀態(tài)下，電纜承受的狀態(tài)應(yīng)包括火焰燃燒、其他燃燒物的可能撞擊、水的噴淋等，耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中試驗(yàn)程序及方法應(yīng)能較為全面地涵蓋這些條件，并結(jié)合耐火電纜在火災(zāi)中仍需維持正常運(yùn)行的合理時(shí)間來(lái)進(jìn)行綜合考慮。

另外，行業(yè)相關(guān)部門(mén)及電纜生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)該結(jié)合耐火電纜的應(yīng)用及耐火試驗(yàn)要求，制定相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，一方面規(guī)范企業(yè)的生產(chǎn)，保證產(chǎn)品質(zhì)量；另一方面為用戶(hù)選型提供參考依據(jù)，促進(jìn)耐火電纜的應(yīng)用。

5　結(jié)束語(yǔ)

在耐火電纜行業(yè)的發(fā)展過(guò)程中，建筑設(shè)計(jì)及消防部門(mén)應(yīng)該對(duì)耐火電纜提出切合實(shí)際的要求，如耐火電纜在發(fā)生火災(zāi)險(xiǎn)情時(shí)需達(dá)到的運(yùn)行狀態(tài)要求以及還需維持正常運(yùn)行的時(shí)間要求等。耐火電纜的研發(fā)及制造企業(yè)應(yīng)根據(jù)建筑物場(chǎng)所的具體要求進(jìn)行耐火電纜的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，包括材料的可靠性、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)合理性等。另外，要加強(qiáng)耐火電纜產(chǎn)品及試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)的研究，包括采用合理的耐火試驗(yàn)裝置、試驗(yàn)程序及考核方式等，形成統(tǒng)一明確的耐火試驗(yàn)規(guī)范。只有當(dāng)使用要求明確、考核要求一致時(shí)，才能夠促進(jìn)耐火電纜的健康有序發(fā)展；也才能夠使耐火電纜真正在火災(zāi)事故中發(fā)揮作用，減少火災(zāi)事故中人民生命和財(cái)產(chǎn)的損失。

[1]GB 50045—95（2005版）高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[2]DCJ08-93—2002民用建筑電線(xiàn)電纜防火設(shè)計(jì)規(guī)程[S].

[3]GB/T 19666—2005阻燃和耐火電線(xiàn)電纜通則[S].

[4]GA 306.2—2007阻燃及耐火電纜：塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級(jí)和要求第2部分：耐火電纜[S].

[5]GB/T 19216.11—2003在火焰條件下電纜或光纜的線(xiàn)路完整性試驗(yàn)第11部分：試驗(yàn)裝置火焰溫度不低于750℃的單獨(dú)供火[S].

[6]GB/T 19216.21—2003在火焰條件下電纜或光纜的線(xiàn)路完整性試驗(yàn)第21部分：試驗(yàn)步驟和要求——額定電壓0.6/ 1.0 kV及以下電纜[S].

[7]IEC 60331-1—2009Tests for electric cables under fire conditions.Circuit integrity.Part1：Testmethod for firewith shock at a temperature of at least830 degrees C for cables of rated voltage up to and including 0.6/1.0 kV and with an overall diameter exceeding 20 mm[S].

[8]IEC 60331-2—2009Tests for electric cables under fire conditions—Circuit integrity—Part2：Testmethod for fire with shock at a temperature of at least830 Degrees C for cables of rated voltage up to and including 0.6/1.0 kV and with an overall diameter not exceeding 20 mm[S].

[9]EN 50200—2006Method of test for resistance to fire of unprotected small cables for use in emergency circuits[S].

[10]BS 6387—2013Test method for resistance to fire of cables required tomaintain circuit integrity under fire conditions[S].

[11]BS 8491—2008Method for assessment of fire integrity of large diameter power cables for use as components for smoke and heat control systems and certain other active fire safety systems[S].

[12]GB 50016—2006建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范[S].

[13]GB 50217—2007電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

Prelim inary Analysis of Application State and Problem of Domestic Fire Resistance Cable

CAIXi-chuan
（Shanghai Electric Cable Research Institute，Shanghai200093，China）

The typical structure and characteristics of several kinds of domestic fire resistance cable are summarized in this paper.The application situation of domestic fire resistance cable is preliminary analyzed.The existing problem and development trend of fire resistant cable is indicated.

fire resistance cable；typical structure；application situation；development trend

TM246.9

A

1672-6901（2016）01-0010-04

2015-04-26

蔡西川（1980-），男，工程師.

作者地址：上海市軍工路1000號(hào)[200093].