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阻燃 耐火電纜的選用(安徽特種電纜廠)
發(fā)布者:lzy0550  發(fā)布時間:2013-12-10 08:24:07
1 阻燃電纜
    1.1 阻燃電纜的概念
    難以著火并具有阻燃或延緩火焰蔓延能力的電纜為阻燃電纜。其阻燃性能通過GB/T 18380.3(等同采用IEC 332.3)的試驗(yàn)。阻燃電纜實(shí)際是在電纜的護(hù)套料中加入阻燃劑,在失去外部火源后,有自熄火焰和停止傳播火焰的能力。電纜的難燃與不延燃,許多人誤認(rèn)為氧指數(shù)越高,線纜的阻燃性能越好,其實(shí)不然。阻燃材料的阻燃特性一般采用氧指數(shù)(Oxygen Idex,OI)表示。所謂氧指數(shù),是以規(guī)定尺寸的材料試片裝入試驗(yàn)裝置中,在規(guī)定的條件下,通過氧和氮的混合氣體,將試片用點(diǎn)火器點(diǎn)燃,測定為保持如蠟狀燃燒所必經(jīng)的最低氧濃度的百分?jǐn)?shù)表示。一般空氣中所含氧濃度為21%,如果某種材料在空氣中不能延燃,說明該材料的氧指數(shù)>21% 。電纜的阻燃級別分為A、B、C、D四種,A為最高,以此類推,但此級別并不表示A級氧指數(shù)就最高。電纜的阻燃級別根據(jù)同一電纜通道內(nèi)電纜的非金屬含量來作為選用的依據(jù),即氧指數(shù)的數(shù)值與在燃燒條件下火焰沿電纜蔓延是無關(guān)的。在有關(guān)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中明確指出“氧指數(shù)可作為同類產(chǎn)品進(jìn)行質(zhì)量控制的基礎(chǔ)”,有關(guān)試驗(yàn)數(shù)據(jù)資料表明,即使通過單根阻燃試驗(yàn)的電纜(不管何種級別),在實(shí)際使用中,仍可能延燃。
    1.2 阻燃電纜的構(gòu)造及分類
    根據(jù)阻燃電纜使用的阻燃材料不同,阻燃電纜分為含鹵阻燃電纜及無鹵低煙阻燃電纜兩大類。
    含鹵阻燃電纜的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層及輔助材料(包帶及填充)全部或局部采用含鹵的聚氯乙烯(PVC)阻燃材料,因而具有較好的阻燃特性,但在電纜燃燒時會釋放大量的濃煙和有毒氣體,且氣體對周圍的電氣設(shè)備有腐蝕性危害。電纜燃燒時不利于滅火救援工作的進(jìn)行。
    無鹵低煙阻燃電纜的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層及輔助材料(包帶及填充)采用的是不含鹵的交聯(lián)聚乙烯(XLPE)阻燃材料,不僅具有較好的阻燃特性,且在電纜燃燒時不產(chǎn)生有毒氣體,電纜的發(fā)煙量較小,有利于人員的疏散和滅火救援工作的進(jìn)行。
    無鹵低煙阻燃電纜與含鹵阻燃電纜相比,有低腐蝕、低煙的優(yōu)點(diǎn),但電氣性能及機(jī)械性能都明顯降低,所以在進(jìn)行電纜敷設(shè)時,前者應(yīng)比后者有更大的彎曲半徑。從阻燃性能上相比,前者略差。
    1.3 阻燃電纜的使用場合及選用
    阻燃電纜在電纜橋架、線槽或其他通道中成束敷設(shè)時采用,該線路不管供給的是幾級負(fù)荷。多根電纜成束敷設(shè)在一個通道內(nèi),當(dāng)電纜引燃后,放熱量大增,此時如放熱與吸熱相平衡,則維持燃燒;當(dāng)放熱大于吸熱時,則燃燒增強(qiáng)。如采用阻燃電纜,在火災(zāi)情況下有可能被燒壞而不能繼續(xù)運(yùn)行,但可阻止火勢的快速蔓延,萬一電纜著火,阻燃電纜的阻燃性能把燃燒限制在局部范圍內(nèi),不會像普通電纜快速蔓延,避免對其他設(shè)備造成更大的損失。在選擇使用阻燃電纜、電線時,必須注意電纜、電線的阻燃級別,應(yīng)按使用場合和敷設(shè)條件選擇阻燃級別,不能籠統(tǒng)地只標(biāo)注阻燃,不標(biāo)明阻燃級別。所謂場合是根據(jù)電纜敷設(shè)的周邊地理環(huán)境、敷設(shè)的方式、回路的重要性、建筑物的等級等,即建筑物使用性質(zhì)越高,火災(zāi)危險性越大,疏散和撲救難度越大,敷設(shè)周圍環(huán)境越惡劣,則阻燃級別應(yīng)越高。敷設(shè)條件是根據(jù)同一通道內(nèi)電纜的非金屬含量來正確選用阻燃的級別,即同一通道內(nèi)電纜越多、越大,則阻燃級別越高,具體要經(jīng)過計(jì)算才可確定阻燃的級別。人員密度較小的作業(yè)區(qū)可選用含鹵阻燃電纜,人員密度較大的公共場合應(yīng)盡量選用無鹵低煙阻燃電纜;在同一建筑物內(nèi)選用的阻燃級別宜相同,在進(jìn)行電纜敷設(shè)時,不宜將非阻燃電纜和阻燃電纜并列敷設(shè)。

  2 耐火電纜
    2.1 耐火電纜的概念
    耐火電纜是指在規(guī)定溫度和時間的火焰燃燒下,仍能保持線路完整性的電纜,必須通過GB/T 19216的試驗(yàn),實(shí)際上在電纜著火后或在火災(zāi)現(xiàn)場中需保持一段時問繼續(xù)供電。對于耐火電纜而言,電纜在火焰的作用下導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的破壞和熱絕緣的損壞并不重要,主要判斷依據(jù)是該電纜在整個火災(zāi)期間維持電路的完整性的程度,此完整性不但包括電纜在燃燒時的火焰溫度下得以保持,還包括機(jī)械損傷和水沖擊等狀態(tài)下的保持。
這是不能把耐火電纜的概念與建筑物構(gòu)件的耐火極限、非燃燒體、難燃燒體的概念混淆的原因。建筑物構(gòu)件純粹在火勢的作用下失去支撐作用或遭破壞,而建筑物中的電纜在火災(zāi)中除了火勢的作用力外,建筑物的移動、振動、物體的下落沖擊、水流的沖擊對其有更大的不良影響,即真正的耐火電纜必須經(jīng)受熱、機(jī)械損傷和水流沖擊3個重要的試驗(yàn)。2001年,由四川消防科研所和浙江久立耐火電纜有限公司做了一次試驗(yàn),表明有機(jī)耐火電纜因改變不了其有機(jī)絕緣電纜的本質(zhì),只是在著火時依靠其內(nèi)部的云母帶在火焰的作用下能多承受一些時間而已,難以真正通過在其條件下再附加機(jī)械損傷試驗(yàn)(950℃火焰下承受15 min的敲擊振動而不損壞)和水流沖擊試驗(yàn)(650℃火焰下30 min后承受15 min的水噴淋而不損壞)。目前,能達(dá)到該要求的電纜有礦物絕緣型電纜(BTTLV、BTT、YTTw)。當(dāng)然,有機(jī)耐火電纜適當(dāng)采取一些保護(hù)措施能提高一定的性能和完整性,如穿鋼管保護(hù)、暗敷在混凝土之內(nèi)等。
    2.2 耐火電纜的構(gòu)造及分類

  根據(jù)耐火電纜的結(jié)構(gòu)和所采用的耐火材料不同,分為有機(jī)耐火電纜和無機(jī)耐火電纜兩大類。
    (1)有機(jī)耐火電纜的結(jié)構(gòu)和普通電纜基本相同,不同之處在于耐火電纜的導(dǎo)體必須采用耐火性能好的銅導(dǎo)體,在導(dǎo)體和絕緣層間增加了用云母帶再擠塑料絕緣繞包而成的耐火層。由于此類電纜的絕緣由云母帶與擠包塑料復(fù)合組成,高溫使塑料很快碳化,碳粒在電場力作用下沿云母帶界面移動,再加上云母帶的損壞溫度約為820℃ ,兩者疊加很容易導(dǎo)致電纜對地?fù)舸?。不同云母帶允許工作溫度差異較大,因此其耐火性能主要表現(xiàn)在耐火溫度上。額定電壓下能耐750—800℃的火焰,燃燒大于90 min,電纜不擊穿為B類耐火電纜;額定電壓下能耐受950~1000℃的火焰,燃燒大于90 min,電纜不擊穿為A類耐火電纜。
    (2)無機(jī)礦物絕緣耐火電纜是耐火電纜中性能較優(yōu)異的一種電纜?,F(xiàn)在市場上有三種結(jié)構(gòu)的礦物絕緣電纜。一種是由銅芯、銅護(hù)套、氧化鎂絕緣材料加工而成的礦物絕緣電纜,也是最傳統(tǒng)的礦物絕緣電纜,簡稱MI電纜(高溫電纜)。這種電纜完全由無機(jī)物構(gòu)成耐火層,因此,MI電纜的耐火性能較普通耐火電纜更優(yōu),且不會因燃燒而分解產(chǎn)生腐蝕性氣體。MI電纜具有良好的耐火特性,且可長期工作在250℃ 高溫下,同時還具有防爆、耐腐蝕性強(qiáng)、載量大、耐輻射、機(jī)械強(qiáng)度高、壽命長、無煙的特點(diǎn),但價格較高,施工工藝復(fù)雜,難度較大,絕緣層容易吸潮導(dǎo)致絕緣電阻降低。由于生產(chǎn)條件和工藝決定了MI電纜在大規(guī)格電纜中要使用較多的中間接頭,且只能為單芯電纜,現(xiàn)有技術(shù)條件和水平還很難實(shí)現(xiàn)中間接頭和分支接頭的所有特性達(dá)到與電纜本體同一個等級;單芯電纜外殼兩端接地后會產(chǎn)生環(huán)流,增加了銅損;剛性電纜的動穩(wěn)定校驗(yàn)也必須引起足夠的重視。
  針對MI無機(jī)礦物絕緣電纜存在著硬、短、煩、貴以及其他一些電氣配件等性能上的不足之處,一些廠家開發(fā)研制了無機(jī)(礦物)絕緣帶,機(jī)械繞包,絕緣層緊密均勻、耐潮濕、有柔性,采用連續(xù)軋紋,容易彎曲的外銅護(hù)套的柔性防火電纜。該電纜無論何種規(guī)格長度都可基本滿足配電長度需要,無需中間連接,方便現(xiàn)場敷設(shè),現(xiàn)場安裝容易,不需專用工具。這種礦物絕緣電纜的絕緣耐壓等級最高為750 V,為達(dá)到A類的防火。
性能的要求采用了氟云母帶,而氟云母帶在加工生產(chǎn)時存在較大危害,并且連續(xù)軋紋的銅外套在彎曲燃燒時焊縫容易開裂,造成防水性能變差。
    若采用無毒云母帶作為絕緣帶,則其云母的特性決定了只能達(dá)到B類的耐火特級。
    為改善前兩種礦物絕緣電纜和有機(jī)耐火電纜的品質(zhì),在傳統(tǒng)的礦物絕緣電纜和有機(jī)耐火電纜的基礎(chǔ)上,研制了集二者產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)于一身,而又摒棄各自缺陷的一種全新型的礦物絕緣耐火電纜,它的導(dǎo)體為傳統(tǒng)電纜采用的圓形銅絞線,絕緣層為純金云母帶,改變了其他耐火電纜用云母帶擠包絕緣料復(fù)合組成絕緣層,排除了碳粒的產(chǎn)生,提高了耐電穩(wěn)定性。護(hù)套采用連續(xù)擠出的金屬管,在最外層覆以火焰下不熔不燃可膨脹阻火的無機(jī)物及外護(hù)套交聯(lián)聚烯烴。該電纜在耐火性能上完全達(dá)到了傳統(tǒng)MI無機(jī)礦物絕緣電纜的考核標(biāo)準(zhǔn),長度可根據(jù)用戶需要定制。敷設(shè)時不必穿管保護(hù),防水防沖擊功能與傳統(tǒng)的MI電纜同等,而產(chǎn)品成本卻比傳統(tǒng)礦物絕緣電纜和柔性防火電纜大幅下降,額定電壓可達(dá)到1 kV,是目前市場上無論性價比還是電氣、機(jī)械強(qiáng)度、耐腐蝕、節(jié)能環(huán)保各方面的指標(biāo)參數(shù)均比其他同類防火電纜略勝一籌。由于該電纜的金屬套為鋁制品,而鋁較易氧化和蠕變,故該電纜的金屬套接地要引起重視。
    2.3 耐火電纜的使用場合及選用
  在外部火勢作用下,需保持線路完整性并維持通電的場所,其線路應(yīng)采用耐火電纜,即該電纜主要使用在應(yīng)急電源至消防設(shè)備、火災(zāi)報警設(shè)備、應(yīng)急誘導(dǎo)燈、照明燈等消防應(yīng)急供電回路。
    根據(jù)有關(guān)規(guī)范,對火災(zāi)自動報警保護(hù)對象為特級的建筑物,其消防設(shè)備供電干線及分支線應(yīng)采用礦物絕緣電纜;對火災(zāi)自動報警保護(hù)對象為一級的建筑物,其消防設(shè)備供電干線及分支線宜采用礦物絕緣電纜,當(dāng)線路的敷設(shè)保護(hù)措施符合防火要求時,可采用耐火類電纜;火災(zāi)自動報警對象為二級的建筑物,其消防設(shè)備供電干線及分支線采用有機(jī)絕緣耐火類電纜。消防電纜采用支架或沿墻明敷設(shè)時應(yīng)采用礦物絕緣電纜。各建筑物中的高溫場所也適合采用礦物絕緣電纜。由于消防電纜在實(shí)際工程中均為成束敷設(shè),故此類有機(jī)絕緣耐火電纜應(yīng)選用阻燃耐火電纜。

  3 電纜的煙霧和毒氣
    在預(yù)期火災(zāi)的條件下,電纜選擇需要關(guān)注的3個要點(diǎn)是:① 火焰的傳播;② 煙、毒或腐蝕性煙霧的產(chǎn)生;③ 電路的完整性。火焰的傳播與電路的完整性,在制造電纜的材料上可采取措施加強(qiáng)或削弱,在線路設(shè)計(jì)安裝時亦可采取一定的保護(hù)措施來盡量滿足使用上的要求。但由于一般電纜均采用有機(jī)絕緣,即使是火焰?zhèn)鞑バ阅茌^低的電纜,在實(shí)際現(xiàn)場中電纜成束的敷設(shè)在一起,也會把其絕緣材料添加到火焰上,成為額外的燃料。這時,燃燒的有機(jī)絕緣電纜會產(chǎn)生煙、有毒氣體或腐蝕性煙霧,煙霧既會妨礙救火工作的開展,又會增加人員的恐懼感。有毒氣體不但使人中毒窒息傷亡,而且像氨化氫(HCC)之類的氣體可影響水泥加強(qiáng)件和磚體,甚至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都有被腐蝕的可能。

  4 阻燃電纜、耐火電纜的主要區(qū)別
    綜上所述,阻燃電纜和耐火電纜是截然不同的兩種電纜。一般阻燃電纜是常規(guī)概念下的不延燃電纜,其阻燃性能或不延燃性能不等同于其耐火性能。阻燃電纜不會自發(fā)燃燒起來,在外部有火焰存在的情況下可能會被動燃燒,但無外部火源后,有停止傳播火焰的能力。該類電纜不穿金屬管保護(hù)是無耐火性能的。耐火電纜具有僅能耐受單一的火焰溫度的能力,并不代表不自燃、不具有傳播火焰

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