电线电缆防火性能分析与工程应用探讨

　　摘要 文章通过对电线电缆火灾原因及防火性能的分析，并结合相关规范标准，针对工程应用中的实际情况及其存在的问题，提出了电线电缆的选线措施、配线措施和线路的防火措施。
　　关键词 电线电缆 防火性能 工程应用
　　目前，我国电线电缆设计规程所要求的防火措施，只是对电线电缆着火后的被动消防。在实际施工和运行中，由于电线电缆的增加、敷设的集中、施工的质量太差等加剧了电线电缆火灾的危险性。因此，在实际工程应用中预防电线电缆火灾，必须从控制危险因素着手，并运用相关标准，采取相应的防火措施。
　　1 电线电缆的火灾原因及其特性
　　电线电缆引发火灾的原因，主要是因为过负荷、短路、接触电阻过大及外部热源作用。在短路、局部过热等故障状态及外热作用下，绝缘材料绝缘电阻下降、失去绝缘能力，甚至燃烧，进而引发火灾。火灾中电线电缆的主要特性有：
　　(1)火灾温度一般在800℃～1000℃，在火灾情况下，导线电缆会很快失去绝缘能力，进而引发短路等次生电气事故，造成更大的损失；
　　(2)导线电缆在规定的允许载流量下有较大的过载能力；
　　(3)短路状态下，导线电缆会在瞬间引起绝缘材料熔化、燃烧，并引燃周围可燃物。
　　2电线电缆防火性能分析
　　2．1防火机理分析
　　2．1．1 阻燃机理
　　(1)在燃烧反应的热作用下，位于凝聚相的阻燃剂分解吸热，使凝聚相内温度上升减慢，延缓了材料的热分解速度；
　　(2)阻燃剂受热分解后，释放出连锁反应自由基阻断剂，使火焰、连锁反应的分支中断，减缓了气相反应速度；
　　(3)催化凝聚相热分解固相产物，焦化层或泡沫层的形成加强了这些层状硬壳阻碍热传递的作用；
　　(4)在热作用下，阻燃剂出现吸热性相变，物理性地阻止凝聚相内温度升高。
　　2．1．2耐火机理
　　(1)在电线电缆的绝缘和护套材料中加入某种添加剂，降低聚合物产生的热量，防止聚合物分解或促进绝缘和护套材料炭化形成保护层；
　　(2)在线芯处增加一层云母玻璃丝带等无机绝缘材料，在绝缘和护套层被火燃蚀后，靠缠包在导体上的云母耐火带保护而继续通电，从而在着火时保持一定时间的正常运行。
　　2．1．3矿物绝缘电缆机理
　　利用金属水合物的吸收效应使电缆具有阻燃性。例如：用Al(OH)3和Mg(OH)：作为阻燃剂，高温作业下Al(OH)3为34．6％，Mg(OH)z为31％，(见反应式1及反应式2)，反应分解为吸热反应，因而可以抑制高聚物的燃烧。
　　2AI(OH)3--*Alz03+3H20-2648KJ (1)
　　Mg(OH)2--~MgO+H20-93．3KJ (2)
　　2．2电线电缆燃烧特性分类及其标准试验
　　电线电缆根据其本身具有的燃烧特性，可分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆、无卤低烟电线电缆及矿物绝缘电缆。
　　(1)阻燃电线电缆指难以着火并具有防止或延缓火焰蔓延能力的电线电缆。常用的标准试验为GB／T18380．3(等同于IEC60332-1999)；把安全工程师站点加入收藏夹
　　(2)耐火电线电缆指在规定温度和时间的火焰燃烧下，仍能保持线路完整性的电线电缆。常用的标准试验为GB／T12666．6(等效于IEC60331-21-1999)：
　　(3)无卤低烟电线电缆分为阻燃型和阻燃耐火型两种。阻燃型指材料不含卤素，燃烧时产生的烟尘较少并且具有阻止或延缓火焰蔓延的电线电缆。常用的标准试验有GB／T17650．2(等同于IEC60754-2)、GB／T17651．2(等同于IEC61034-2)和GB／T18380．3(等同于IEC60332-3)三项。阻燃耐火型在以上的基础上还需满足保持线路完整性的要求，同时常用的标准试验增加了GB／T12666．6(等效于IEC60331)；
　　(4)矿物绝缘电缆在火焰中具有不燃和无烟无毒的性能，其本身不会因短路而引起火灾。常用的标准试验除GB／T12666．6耐火试验外，还应针对火灾实际情况，参照英国BS标准中对电缆的试验有抗喷淋水和抗机械撞击(重物坠落)能力的标准要求。同时，可以参照国家标准《额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端》(GBl3033-1991)。
　　3电线电缆在防火工程设4"1-中的应用
　　3．1电线电缆的选用
　　3．1．1选用原则
　　一般的用电系统，只需满足非火灾条件下的使用，故可按一般要求选用。而消防用电设备的供电线路，必须满足消防设备在火灾时的连续供电时间，保证线路的完整性及系统正常运行。同时，还须考虑电线电缆的火灾危险性，避免因短路、过载而成为火源，在外火的作用下应不助长火灾蔓延，能有效降低有机绝缘层分解的有害气体，避免“二次灾害”的产生。
　　3．1．2非消防电气线路的选用
　　(1)普通设备线路穿管敷设时，可采用普通电线；直埋敷设和穿管暗敷时，可采用普通电缆；
　　(2)电线电缆成束敷设时，应采用阻燃电线电缆；
　　(3)用于特级、一级场所的电线电缆应采用无卤低烟型，用于二级场所的电线电缆宜采用无卤低烟型；
　　(4)用于木结构公共建筑，特级、一级场所中特别重要负荷的电源主干线路，宜采用矿物绝缘电缆。
　　3．1．3 消防电气线路的选用
　　(1)消防设备用电时间长(≥1h)，配电线路明敷或暗敷时，应采用耐火电线或矿物绝缘电缆；电线在金属线槽内明敷或穿金属管、阻燃型硬质塑料管暗敷时，应采用阻燃耐火电线；电线在耐火金属线槽内明敷或穿涂有防火涂料的金属管时，可采用阻燃电线；由变配电所(或总配电室)引至消防设备的电源主干线应采用阻燃耐火电缆或矿物绝缘电缆；
　　(2)用电时间较长(≤1h)，配电线路明敷时可采用矿物绝缘电缆；埋墙(保护层厚度不应小于30mm)暗敷、耐火电缆桥架敷设或云母绝缘耐火电缆封闭式金属桥架敷设时，可采用普通电线电缆；
　　(3)用电时间短(~<20min)，配电线路穿金属管或封闭式金属线槽并涂防火涂料，云母绝缘耐火电缆明敷设时，可采用普通电线电缆。
　　3．2消防设备电气配线措施
　　3．2．1 配线原则
　　消防设备应采用耐火耐热配线设计，以确保配电线路的完整性、耐火性。在符合有关技术规定的前提下，导线截面选择应适当放宽，以避免由于火灾过程中环境温度上升引起导体电阻增大以致压降增大，影响消防设备功能的发挥。
　　3．2．2基本配线措施
　　(1)当线路暗敷设时，采用普通电线电缆穿金属管或阻燃型硬质塑料管(氧指数30)埋设在非燃烧体结构内，且穿管暗敷保护(层厚度30ram)；
　　(2)当线路明敷设时，穿金属管或金属防火涂料以提高线路的耐燃性能，或是直接采用阻燃电线电缆和铜线槽保护，且应采用皮防火电缆等，并敷设在电缆竖井或吊顶内有防火措施的封闭式线槽内；
　　(3)当配电线路采用绝缘层和护套为不延燃的电缆并敷设在井内(同时要采用金属线槽密封)，可不穿金属管保护；但当与延燃电缆敷设在同一竖井时，两者间应用耐火材料隔开；
　　(4)建筑物吊顶内的消防电气线路采用金属管或金属线槽布线；在难燃型材料吊顶内，可采用难燃型(氧指数50)硬质塑料管、塑料线槽布线；
　　(5)配电线路不得穿越风管内腔或敷设在风管外壁上，穿金属管保护的配电线路可紧贴风管外壁敷设；闷顶内有可燃物时，其配电线路应采用金属管保护。
　　3．3工程应用中的防火措施
　　在工程应用中，消防设备分系统的配线十分关键，是系统在整个工程中发挥防火功能的保障。下文以火灾自动报警系统配线和消防电梯配线为例介绍消防设备分系统的配线保护。
　　(1)火灾自动报警系统配线保护
　　火灾自动报警系统的传输线路应采用穿金属管、经阻燃处理(氧指数35％)的硬质塑料管或封闭式防火线槽保护；消防控制、通信和警报线路在暗敷时最好采用阻燃型电线穿保护管敷设在不燃结构层内(保护层厚度30mm)，或按基本配线措施(1)和(2)处理；总线制系统的干线，需考虑更高的防火要求，可采用耐火电缆敷设在耐火电缆桥架内，或选用铜皮防火型电缆；
　　(2)消防电梯配电线路
　　消防电梯一般由高层建筑底层的变电所敷设两路专线配电至位于顶层的电梯机房，线路较长且路由复杂。为提高供电可靠性，消防电梯配电线路应尽可能采用耐火电缆；当有供电可靠性特殊要求时，两路配电专线中一路可选用铜皮防火型电缆；垂直敷设的配电线路应尽量设在电气竖井内，并考虑基本配线措施(3)。
　　3．4电缆线路敷设的防火措施
　　3．4．1防火原则
　　电缆线路敷设防火的基本原则是：
　　(1)防止电缆着火，着火后不延燃；
　　(2)沿电缆路径或易燃区段采取有效的防堵消防措施；
　　(3)实现电缆本身难燃化。
　　3．4．2防火措施
　　(1)电缆在下列情况下敷设时，应采取防火封堵措施。
　　①电缆穿过不同的防火分区时；②电缆沿竖井垂直敷设穿越楼板处，超高层建筑应每层进行封堵，其他建筑可每隔2~3层进行封堵；③电缆隧道、电缆沟、电缆间的隔墙处；④穿越耐火极限不小于lh的隔墙处；⑤穿越建筑物的隔墙处；⑥至建筑物入口处，或至配电间、控制室的沟道人口处；⑦电缆引至电气柜、盘或控制屏、台的开口部位；
　　(2)远离热源和火源
　　电缆道沟应尽可能远离蒸汽及油管道；可燃气体和可燃液体管沟，不应敷设电缆；若敷设在热力管沟中应采取隔热措施。在具有爆炸和火灾危险的环境中不应敷设电气；
　　(3)设置火灾报警系统
　　根据实际情况，选择适当的报警探头和适合电缆层特点的报警系统。目前在电缆沟、管道井使用较为广泛的是线性(或称缆式)感温探测器；
　　(4)高压水喷雾灭火
　　在电缆廊道、电缆密集的地区，采用一般的灭火材料比较困难，宜采用高压水喷雾灭火方式。为使水喷雾灭火及时有效地发挥作用，需配置高灵敏度的监测及控制系统。在大型建筑物内及电缆隧道中采用此法效果显著；
　　(5)加强电缆层(井)的通风
　　积极利用自然通风条件，尽可能在电缆层靠外墙部位设置通风口(通风口的具体设置可以结合火灾扑救时的突破口)。同时还应建立不间断供电的机械排烟系统，以便在火灾初期通过自动报警联动打开排烟风机。
　　4工程应用问题分析
　　(1)目前我国没有国家标准或行业标准，只是依据GBl2666．6对耐火特性进行检验。耐火特性优越，不能够说明耐火电缆质量好，其电性能如何?机械性如何?而且实验室单一火源的耐火试验结果与实际火灾影响因素有一定差距，因此对耐火电缆应进行全面检验，制定统一标准；
　　(2)现行规范有关消防设备配电线路的规定中，应细化各种配电电线电缆的使用要求，补充新型耐火电缆的内容，给出更多的选择余地。特别是矿物绝缘电缆，在规范中应明确规定可将其作为消防用电设备的配电线缆明敷或暗敷使用。
　　5结束语
　　综上分析，电线电缆的正确选择和合理配线直接关系到建筑的防火安全。在工程应用中应该加强标准化和规范化，制定科学、具体的方案，为工程设计中电线电缆防火和消防设备电气配线提供依据，使其做到安全可靠、技术先进、经济合理，有效防止电线电缆引起的火灾，减少在火灾中造成的人员伤亡和财产损失。