低煙無鹵電纜煙密度不合格問題的探討

曲紅鵬

(武漢產品質量監督檢驗所電線中心 湖北 武漢 430000)

低煙無鹵電纜煙密度不合格問題的探討

曲紅鵬

(武漢產品質量監督檢驗所電線中心 湖北 武漢 430000)

本文旨在闡述影響低煙無鹵電纜煙密度指標的主要因素，引導相關電纜企業合理設計電纜結構及投料，生產出煙密度指標合格的電纜。

低煙無鹵電纜；煙密度

一、前言

翻閱相關標準，就會發現關于阻燃、耐火電纜的材料、結構有較為詳細的說明，而對煙密度的指標關注較少，主要有以下兩個原因：一是煙密度的指標引入到國內的時間較短，大家對它的關注度還不夠，從我國目前使用的煙密度試驗方法標準GB/T17651上不難看出，該標準還是1998版，等同IEC61034的1997版，至今尚未更新版本；二是我國的煙密度指標的檢測手段從2005年才開始逐步完善，到目前為止，能夠正確檢測煙密度的實驗室還是少數，這就造成了煙密度的指標和測試被用戶及電纜的生產企業所忽視、誤解。

二、不合格原因分析

1.IEC標準中考核指標與試驗方法標準未同步，造成相同規格的電纜，如果電纜的外徑偏大，不合格的機率就會增大，據國家電線電纜監督檢驗中心統計，煙密度試驗不合格率與電纜外徑的尺寸統計，如下圖1所示：

從圖1可以看出，煙密度不合格率與試樣外徑成正比的關系，但外徑為5，10，20，40mm處各有一個跳躍，以40mm處最為突出，究其原因可以從以下兩個方面分析：

(1)從試驗方法上，IEC 61034在確定試樣根數時，按試樣的成品外徑D劃分為5大類:

140mm，

然后按成品外徑不同范圍選擇試樣根數，試樣根數從1～105根不等，可以發現，在外徑為5mm、10mm、20mm、40mm處出現因試驗方法的原因造成的試樣根數的跳躍，這種跳躍對于大截面試樣的影響尤其明顯，如40mm這個點，試樣外徑大于40mm的試樣根數為1根，而外徑為40mm及40mm以下的試樣根數需2根，2根40mm及40mm以下的試樣的寬度就基本相當于80mm的試樣的寬度了，因此，燃燒1根與2根的試驗結果肯定相差很大，通常2根40mm及40mm以下的試驗結果往往是不合格。

(2)IEC 61034規定：試樣外徑在40mm以上的，試樣根數均為1根，雖然在最新的標準IEC 61034:2005中還特別提到：關于外徑大于80mm的大截面試樣增加了測量值的修訂方法，即：試驗結果=測量值×80/D(D為電纜成品外徑)，但這就意味著試樣(大于40mm外徑的試樣與小于80mm外徑的)參與燃燒的可燃物的量明顯不對等的問題，試樣外徑越大，參加燃燒的可燃物就越多，試樣的發煙量就越大，試驗結果就較難合格。

因此，對于上述兩種情況，IEC 61034標準中規定的考核指標未與試樣的外徑相關聯，而在實際的測試方法的規定中卻和試樣的外徑相關，試驗標準規定造成的這一現象，成了電纜行業內外關注的焦點。

2.填充物對煙密度指標的影響。通過試驗發現，低煙的填充料，特別是在無焰條件下填充料的燃燒對電纜整體的發煙量影響很大，如下圖所示的是兩根相同規格不同型號電纜的煙密度測試的結果：上面這根線是電纜WDZA-YJY 0.6/15×10的煙密度測試結果曲線最終的煙密度為65.47%；下面這根是電纜WDZAN-YJY 0.6/15×10的煙密度試驗結果曲線最終的煙密度為43.13%。

圖2

需要說明的是，兩個電纜均是玻纖帶繞包、玻纖繩填充，絕緣采用的均是XLPE，唯一的區別在于：WDZAN-YJY 0.6/15×10的電纜導體上繞包有云母帶，而最終的煙密度測試結果不合格，且與另一個型號的相差近20%。

經研究分析發現，煙主要來自于云母帶上的膠水和聚酯帶，聚酯帶的有煙發煙量和無焰發煙量都較大。不同的材料，發煙量不同，最大比光密度越大，發煙量越大，這種材料生產的電纜煙密度越容易不合格。

3.電纜的結構設計對煙密度指標的影響，煙密度試驗時，按標準要求配制的1L溶液實際燃燒時間差不多35分鐘，煙密度試驗整個過程的時長是40分鐘，在煙密度試驗過程的最后5分鐘內，電纜是在自燃。由于電纜的結構比較特殊，研究發現，通常在35分鐘之內與火焰接觸到的可燃燒材料基本都燒光了，此時發出的煙多是從未被引燃的部位釋放的，屬于無焰燃燒，而一般材料的無焰燃燒的發煙量往往比有焰燃燒的大，這也是我們通?？吹綗熋芏仍囼灥耐腹饴是€圖在30分鐘后快速下降的原因。

經研究發現，1L標準溶液燃燒后釋放的能量是一定的，而每種材料都需要達到著火點后才能燃燒且相同的材料燃燒時間越長釋放的煙越多，相同量的材料燃燒越充分釋放的煙越少，我們想到了在整個試驗過程中盡量縮短樣品的燃燒時間從而減少發煙量。

三、結束語

影響電纜煙密度指標主要因素是電纜材料，但電纜的結構也非常重要，對電纜的結構略做調整后，不但可以提高電纜煙密度的合格率還可以降低電纜的成本。電纜企業在生產低煙電纜時，不但要從使用的材料上下功夫，還要控制電纜的外徑以及電纜的結構。相同規格的電纜應盡量把外徑做??；而電纜外徑處于煙密度試驗根數跳躍處時，應盡量放大外徑以減少試驗根數；更重要的是注意多繞阻燃帶的同時把電纜中心層填充省去。如果以上三方面均考慮到的話，煙密度指標基本不會有問題。

[1]劉寧，龔國祥.低煙無鹵電(光)纜煙密度試驗的考核指標與測試[J].電線電纜,2010(5):39-41.

[2]ISO5959:2006,塑料煙生成第2部分:單室法測定煙密度試驗方法[S].

[3]楊守生,盧林剛,阻燃劑對聚氯乙烯燃燒產煙影響的實驗研究[J].武警學院學報,2010第26卷第2期.9-14.

[4]GB/T17651.2-1998idt IEC61034-2:1997電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測定第2部分:試驗步驟和要求[S]

[5]李明珠，王申.材料及線纜煙密度測量方法比較[J].電線電纜,2011(4):28-30.

曲紅鵬(1981-)，男，漢族，河南南陽市人，助理工程師，本科，武漢產品質量監督檢驗所電線中心，研究方向：電力系統及其自動化。