柔性防火電纜及易擊穿問題解決方案

林愛華

（江蘇長峰電纜有限公司，江蘇 宜興214251）

0 引言

隨著火災事故的發生，人們對電纜運行電氣安全方面的要求也逐漸提高，更多場合中電纜設計要具備防火性能。目前市場上防火電纜有哪些？如何篩選和判別？這些產品還存在哪些問題？如何解決呢？結合筆者多年的經驗，本文做以下闡述。

1 防火電纜的介紹

1.1 防火電纜的種類

防火電纜主要有兩大類：礦物絕緣電纜（BTTZ）和無機礦物絕緣電纜（又叫柔性防火電纜）。礦物防火電纜已有多年的歷史，但隨著其缺點的暴露，漸漸被新興起的柔性防火電纜所代替。目前的柔性防火電纜還沒有統一的國家標準，大多是企業研發的企標新產品，結構較多，常見的型號有：YTTW、NG-A（BTLY）、RTTZ（Y）、BTTRZ、BBTRZ、TBTRZ、YTLHWY等，不再一一列舉。

1.2 防火電纜的發展趨勢

防火電纜不同于阻燃電纜，其主要作用是在發生火災時，使一些重要場合或人員密集地能在火災發生后在一段時間內持續保證通電正常，能給人員撤離或救援爭取一定的寶貴時間，這也反映出了防火電纜的優勢及其應用范圍。傳統的防火電纜，即礦物絕緣電纜，絕緣物是氫氧化鎂[Mg（OH）2]，生產截面有限，不易彎折，以致不能大截面長段地生產。由于長距離敷設時勢必接頭較多，給施工安裝帶來不便，對于大載流量的工程，只能采取多根并聯敷設，占用空間大且成本高，這些缺陷，也是催生柔性防火電纜興盛的緣由。 生產企業通過改進和結構優化，研發出來的柔性防火電纜，具有以下優點：柔軟性好、彎曲性好、能長段大截面生產（最大到630 mm2）、防火性能好、低煙無鹵、耐高溫，經過近幾年的迅速發展，它在防火電纜市場中的占有率已不低于80%。

1.3 柔性防火電纜的應用

重要建筑或人員密集建筑物中設備及照明系統供電，高層建筑中消防設備供電、防火電梯，環境溫度較高的場所如鋼鐵廠、冶煉廠，易燃易爆的重要場合，如石油化工的供電，重要的軍工、國防、航空、衛星、核電站重要設備的供電等，現在的設計中通常會使用阻燃防火電纜。

1.4 柔性防火電纜的結構

1.4.1 結構

其結構大致有2類，帶金屬套的和無金屬套的，導體外采用的耐火絕緣材料，有云母帶或陶瓷硅橡膠帶，或其外另擠包塑料絕緣組成復合絕緣。區別在于：帶金屬套的如BTLY、YTTW、YTLHW，其金屬套在其絕緣外部或護層，采用的擠包或繞包的方式；無金屬套的如RTTZ、BBTRZ類，纜芯間隙或外部擠包一層隔熱防火層。而金屬套的工藝技術也出現有多種，如在絕緣外擠鋁管套、護套擠制鋁管或銅管、護套采用銅帶或鋁帶縱向焊接皺紋繞包、或鋁合金帶聯鎖鎧裝層等。

圖1和圖2分別是帶金屬套和無金屬套的柔性防火電纜結構圖。

圖1 YTTW型號的柔性防火電纜

圖2 無金屬套的柔性防火電纜

1.4.2 防火電纜的結構特性及耐火試驗

帶金屬層的柔性防火電纜，因金屬層的熔點高，在火災時能阻擋火焰向內蔓延，且具有較高的抗機械撞擊性；隔熱層，通常纜芯間隙或外部擠包，該材質一般由氫氧化鎂、膠水、粘結劑、固化劑和軟化劑和水配比按一定比例配成，常溫下軟態，45℃左右可擠塑，遇高溫時則硬化，當有火焰燃燒時會分解出水汽來吸收熱量，降低電纜周圍溫度，礦物防火泥脫水后形成堅硬的擋火隔熱層，在一定程度上阻止火焰蔓延，以阻隔高溫對電纜內部的侵蝕，同時因硬化，具有一定的抗震和抗機械撞擊性。目前，國際國內的耐火試驗標準指標不一，且標準多，且加上換版，具體該執行哪個標準呢，尚待統一。

電纜的耐火性能主要執行GB/T 19666-2019《阻燃或耐火電線電纜或光纜通則》，試驗方法除了國標，還有BS、IEC標準，這些標準的試驗方法區別較大，現將其列表進行對比，如表1所示。

由表1可以看出，目前的耐火試驗方法較多，且都有相應的適用范圍、供火溫度、試驗時間。但由于每個試驗方法中試驗裝置、測溫點不同，因此方法中規定的試驗溫度并不能代表樣品經受的溫度，所以，方法中的試驗溫度也不能完全表示產品的耐溫性，相對來說BS標準相對苛刻。而產品的耐火性，完全取決于其產品結構和使用的材料有關。

表1 耐火試驗方法匯總

2 柔性防火電纜出現的不足

（1）采用的金屬套的結構，其材料成本會上升。

（2）銅鋁帶金屬護套的產品，如YTTW，金屬帶焊接處容易裂開。有次做YTTW見證試驗時，按照BS6387試驗，在做振動和噴淋試驗時，沖擊點彎曲180℃時，銅帶（縱向焊接）在彎曲點處沿焊縫裂開15 cm，剝開發現云母帶已發黑呈粉末狀，經噴淋后發生短路，未通過試驗。

（3）電纜在使用中都會有一種危險的情況，那就是被高壓電力所擊穿，柔性防火電纜也不例外，耐壓試驗不容易通過，即存在可能擊穿的情況。柔性防火電纜的絕緣多采用云母帶，該材質一旦受潮，絕緣電阻下降，絕緣性能急劇變差，進行耐壓測試時很容易擊穿。

3 擊穿問題的解決方案

柔性防火電纜的擊穿，通常是絕緣層采用云母帶繞包的，云母帶一旦受潮，高電壓下，云母帶通電，則導體與其他金屬層發生短路。線芯云母帶外擠包鋁管結構的，最易發生擊穿的情況。

云母帶受潮而擊穿，可采用以下解決辦法：

（1）導體外僅有云母帶絕緣層的，最先想到的是先將云母帶烘干再繞包，結果會發現云母帶烘干會脆化，再繞包會出現掉渣；因而，可先繞包再進行烘干。 通過實驗總結，線芯放入蒸汽房加熱至45℃左右烘2 h，即可除去云母帶的潮氣，耐壓試驗試驗又不擊穿。

（2）可在云母帶外再擠包硅烷交聯絕緣料，組成復合絕緣結構，該方法可避免由于云母帶的缺陷通不過耐壓試驗。但若再進行蒸汽交聯或溫水交聯時，線芯兩端頭子一定要密封好，防止水分浸入，一旦水分浸入，若擠包的絕緣層有破洞還是會存在擊穿的可能性；即使擠包的絕緣層沒有有破洞，出廠時耐壓試驗未擊穿，但一旦發生火災時，絕緣層很快融化掉，而云母帶潮濕又沒來不及干燥，還是存在有發生擊穿的可能。

（3）可采用替代材料。

比如，采用陶瓷硅橡膠代替云母帶，效果會明顯變好，同一型號規格比，成本會有所上升。隨著技術的不斷發展，會有更多的新材料出現，目前市場上云母帶種類已很多，選擇更適合的，如合成云母帶（氟金云母帶為主）比金云母效果更好，相比單面的，雙面的更易碎。

（4）改變結構。

通過結構調整，設計出合適的防火產品，從根本上解決問題。比如4層云母帶結構，可改為2云母帶+2層陶瓷硅橡膠帶，或2層云母帶外擠包一層陶瓷硅橡膠料；絕緣外不擠包鋁管，護層采用鋁合金帶聯鎖鎧裝結構。

4 結語

柔性防火電纜代替礦物絕緣電纜是發展的必然趨勢，但任何事物均有優劣點，然而隨著市場的不斷發展，柔性防火電纜也可能無法滿足客戶的需求，我們可以通過不斷的改進來解決問題，創新出更多的產品，以滿足客戶的不同使用需求，更好的服務于客戶。