消防安全用中壓阻燃B1級耐火電力電纜的研制與應用

文┃王巖鵬 曾婉 賈超民（金杯電工衡陽電纜有限公司）

隨著經濟的迅速發(fā)展，人口的擴張是我國城市普遍存在的一個現象，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在人們的視野。同時，我國高鐵、地鐵軌道交通不斷擴大，地下設施不斷擴張完善，越來越多的中壓電纜被應用到配電系統(tǒng)中，電纜敷設也越來越密集。因電纜護套老化、電纜性能不穩(wěn)定等原因引發(fā)的火災也頻繁發(fā)生，同時，一旦火災發(fā)生，消防設備的安全可靠運行，也需要電線電纜的保障。因此，如何降低火災發(fā)生的概率，以及確保發(fā)生火災一段時間內電路的正常運行，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準，一些必要場所采用阻燃和耐火電纜的規(guī)定有些籠統(tǒng)，默認只需A類成束燃燒阻燃要求即可。而事實上針對不同使用性質的場所，比如一些人員密集場所和需要特殊保護的場所，應規(guī)定采用較高燃燒性能等級的電纜。

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

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，不僅關系到用電設備的正常使用及建筑電氣的工程造價，更重要的是關系到電氣使用的安全性，甚至建筑內人員的人身安全。

在國家標準GB 51348-2019 《民用建筑電氣設計標準》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的公共建筑應選擇燃燒性能B1級及以上的電纜。在GB 51298-2018 《地鐵設計防火標準》中，已經明確注明中壓電纜宜采用耐火電纜。這些都標志著，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量不過關而引起的電氣火災事故，電線電纜必須選用正規(guī)品牌合格的電線電纜；

（2）鋁導體在應用中容易出現氧化導致接觸電阻增加而發(fā)生溫度升高以及接觸不良等現象，因而銅線芯電線電纜應當作為優(yōu)先選擇，以減少火災隱患；

（3）對于交聯聚乙烯絕緣電纜，其電氣性能較聚氯乙烯絕緣電纜優(yōu)異，因而建筑設備將交聯聯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擴張、蔓延的作用，耐火類電纜保障在發(fā)生火災的一段時間內電氣線路也能正常通電。正確區(qū)分建筑物的重要性、特殊性以及火災危險性。 根據不同的建筑物、不同的部位、不同的配套設備來選擇其相對應的電纜。

2 消防安全用電纜結構設計

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)下運行能力的電纜。

1.2 耐火結構分析

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。這兩種結構的顯著特點都是在導體表面包覆一層無機的耐火層來達到耐火的目的。而中壓電纜由于其性能要求的特殊性，無法采用上述結構和方法達到耐火的性能要求。

1.3 電纜結構設計

中壓阻燃B1級耐火電力電纜的結構是由其在高壓下運行的電氣參數所決定的，絕緣線芯必須由導電線芯、導體屏蔽、交聯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，同時電纜結構中各層次比較緊密，電纜內部基本沒有空間間隙，散熱速度慢。所以在產品結構設計過程中，我們要考慮到阻燃、擋火、隔熱、散熱、降溫等特性，確保電纜內部絕緣線芯結構完整性，能通過中壓耐火試驗。因此，經過反復研究、試驗，決定在產品結構中增加阻火層、復合隔離層結構，兩層結構在燃燒或達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到B1級，電纜材料的選取也是至關重要的，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。根據本次設計的電纜結構、電纜外徑、及試驗特性，我們對不同廠家的材料進行試驗對比，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，產生的煙霧濃度極低，滿足透光率要求。

通過產品結構設計和材料選擇，形成了電纜的最終結構如圖1，滿足了產品的性能要求。

2 產品的耐火阻燃原理

圖1 單芯中壓阻燃B1級耐火電力電纜結構圖

2.1 復合隔離層

此層次結構采用特種隔離材料多層次組合的形式。此結構其具有隔熱、降溫，受熱分解后結殼的效果，材料中應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部蔓延和傳遞。同時該結構在燃燒或達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，溫度越高、時間越長燃燒后的鎧體越堅硬，殘余物為無機物，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

此層次結構主要作用是阻止火焰向內擴展燃燒。采取鎧裝等三種材料組合的結構，在燃燒或達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套

電纜外護套采用低熱釋放低煙無鹵阻燃聚烯烴護套料，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 產品的性能特點及應用

3.1 產品性能特點

此類產品具有優(yōu)異的耐火性能，耐火試驗是依據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》進行，主要性能試驗指標如下：

采用雙噴頭供火，供火過程中對電纜施加U0電壓（90分鐘），供火結束后持續(xù)施加U0并冷卻15分鐘，在試驗結束一個小時內對試樣完整性進行檢查，在保持原始狀態(tài)下，進行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。

產品阻燃性能等級達到了B1級，B1級燃燒性能試驗是依據GB 31247-2014 《電纜及光纜燃燒性能分級》進行，主要性能試驗指標如表1，全部通過則判定為合格。

表1 B1級燃燒性能指標

3.2 產品的應用

本文設計開發(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。產品既能滿足建筑物正常使用又能保證人身財產安全，同時還符合建筑電氣節(jié)能及合理造價的原則。

4 結束語

產品送檢國家電線電纜質量監(jiān)督檢驗中心、國家防火建筑材料質量監(jiān)督檢驗中心檢測，各項性能指標均符合標準要求。本文設計開發(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，增強公司在市場中的競爭力。□