浅谈阻燃.耐火电缆的选用

2011-12-3

关键字：阻燃电缆,耐火电缆,区别,建筑

本文详细的介绍了在建筑物中阻燃电缆、耐火电缆的选用以及他们的具体应用地点，敷设注意点，同时还分析了耐火电缆与阻燃电缆的区别，并提出了实际性的区别。

作者：吴立新 姚…

(现代建筑电器)

0 引 言

电缆与导线是电气工程中使用最多的电气产品，起着电能上通下达的功能，是建筑物中的大动脉。随着建筑物的体积越来越大，使用功能的复杂程度不断增加，用电负荷也急骤增加，电力电缆在大量应用的同时，我国的电气火灾亦有居高不下的趋势。有资料表明，电气火灾占总火灾数量的30％～40％，比一些发达国家要高出十几个百分点，给国家经济、人身安全及人民财产造成了巨大的损失。当然，电气火灾的原因较多，这里不再一一赘述。但大量的电缆本身也是一种火灾隐患，电缆线路是引发电气火灾的主体，是传播火灾的第一介质，这一点是不容质疑的。因此，电缆线路的防火是电气防火的重要环节，已引起了广大设计人员的重视。特别是近几年电气设计规范不断完善，各种性能的阻燃、耐火电缆开始大量应用。但在一些工程中，有些电气设计、施工人员对阻燃电缆及耐火电缆的概念混淆不清，对两者的结构及特性不甚了解，从而导致无法根据供电要求正确设计选用电缆，导致应用不合理或不正确，在施工现场不能正确指导这两种电缆的敷设施工。因此，全面、正确地了解阻燃及耐火电缆是正确选用它们的首要条件。

1 阻燃电缆

1．1 阻燃电缆的概念

难以着火并具有阻燃或延缓火焰蔓延能力的电缆为阻燃电缆。其阻燃性能通过GB／T 18380．3(等同采用IEC 332．3)的试验。阻燃电缆实际是在电缆的护套料中加入阻燃剂，在失去外部火源后，有自熄火焰和停止传播火焰的能力。电缆的难燃与不延燃，许多人误认为氧指数越高，线缆的阻燃性能越好，其实不然。阻燃材料的阻燃特性一般采用氧指数(Oxygen Idex，OI)表示。所谓氧指数，是以规定尺寸的材料试片装入试验装置中，在规定的条件下，通过氧和氮的混合气体，将试片用点火器点燃，测定为保持如蜡状燃烧所必经的最低氧浓度的百分数表示。一般空气中所含氧浓度为21％，如果某种材料在空气中不能延燃，说明该材料的氧指数>21％ 。电缆的阻燃级别分为A、B、C、D四种，A为最高，以此类推，但此级别并不表示A级氧指数就最高。电缆的阻燃级别根据同一电缆通道内电缆的非金属含量来作为选用的依据，即氧指数的数值与在燃烧条件下火焰沿电缆蔓延是无关的。在有关试验标准中明确指出“氧指数可作为同类产品进行质量控制的基础”，有关试验数据资料表明，即使通过单根阻燃试验的电缆(不管何种级别)，在实际使用中，仍可能延燃。

1．2 阻燃电缆的构造及分类

根据阻燃电缆使用的阻燃材料不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆两大类。

含卤阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层及辅助材料(包带及填充)全部或局部采用含卤的聚氯乙烯(PVC)阻燃材料，因而具有较好的阻燃特性，但在电缆燃烧时会释放大量的浓烟和有毒气体，且气体对周围的电气设备有腐蚀性危害。电缆燃烧时不利于灭火救援工作的进行。

无卤低烟阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层及辅助材料(包带及填充)采用的是不含卤的交联聚乙烯(XLPE)阻燃材料，不仅具有较好的阻燃特性，且在电缆燃烧时不产生有毒气体，电缆的发烟量较小，有利于人员的疏散和灭火救援工作的进行。

无卤低烟阻燃电缆与含卤阻燃电缆相比，有低腐蚀、低烟的优点，但电气性能及机械性能都明显降低，所以在进行电缆敷设时，前者应比后者有更大的弯曲半径。从阻燃性能上相比，前者略差。

1．3 阻燃电缆的使用场合及选用

阻燃电缆在电缆桥架、线槽或其他通道中成束敷设时采用，该线路不管供给的是几级负荷。多根电缆成束敷设在一个通道内，当电缆引燃后，放热量大增，此时如放热与吸热相平衡，则维持燃烧；当放热大于吸热时，则燃烧增强。如采用阻燃电缆，在火灾情况下有可能被烧坏而不能继续运行，但可阻止火势的快速蔓延，万一电缆着火，阻燃电缆的阻燃性能把燃烧限制在局部范围内，不会像普通电缆快速蔓延，避免对其他设备造成更大的损失。在选择使用阻燃电缆、电线时，必须注意电缆、电线的阻燃级别，应按使用场合和敷设条件选择阻燃级别，不能笼统地只标注阻燃，不标明阻燃级别。所谓场合是根据电缆敷设的周边地理环境、敷设的方式、回路的重要性、建筑物的等级等，即建筑物使用性质越高，火灾危险性越大，疏散和扑救难度越大，敷设周围环境越恶劣，则阻燃级别应越高。敷设条件是根据同一通道内电缆的非金属含量来正确选用阻燃的级别，即同一通道内电缆越多、越大，则阻燃级别越高，具体要经过计算才可确定阻燃的级别。人员密度较小的作业区可选用含卤阻燃电缆，人员密度较大的公共场合应尽量选用无卤低烟阻燃电缆；在同一建筑物内选用的阻燃级别宜相同，在进行电缆敷设时，不宜将非阻燃电缆和阻燃电缆并列敷设。

2 耐火电缆

2．1 耐火电缆的概念

耐火电缆是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缆，必须通过GB／T 19216的试验，实际上在电缆着火后或在火灾现场中需保持一段时问继续供电。对于耐火电缆而言，电缆在火焰的作用下导致结构的破坏和热绝缘的损坏并不重要，主要判断依据是该电缆在整个火灾期间维持电路的完整性的程度，此完整性不但包括电缆在燃烧时的火焰温度下得以保持，还包括机械损伤和水冲击等状态下的保持。

这是不能把耐火电缆的概念与建筑物构件的耐火极限、非燃烧体、难燃烧体的概念混淆的原因。建筑物构件纯粹在火势的作用下失去支撑作用或遭破坏，而建筑物中的电缆在火灾中除了火势的作用力外，建筑物的移动、振动、物体的下落冲击、水流的冲击对其有更大的不良影响，即真正的耐火电缆必须经受热、机械损伤和水流冲击3个重要的试验。2001年，由四川消防科研所和浙江久立耐火电缆有限公司做了一次试验，表明有机耐火电缆因改变不了其有机绝缘电缆的本质，只是在着火时依靠其内部的云母带在火焰的作用下能多承受一些时间而已，难以真正通过在其条件下再附加机械损伤试验(950℃火焰下承受15 min的敲击振动而不损坏)和水流冲击试验(650℃火焰下30 min后承受15 min的水喷淋而不损坏)。目前，能达到该要求的电缆有矿物绝缘型电缆(BTTLV、BTT、YTTw)。当然，有机耐火电缆适当采取一些保护措施能提高一定的性能和完整性，如穿钢管保护、暗敷在混凝土之内等。

2．2 耐火电缆的构造及分类

根据耐火电缆的结构和所采用的耐火材料不同，分为有机耐火电缆和无机耐火电缆两大类。

(1)有机耐火电缆的结构和普通电缆基本相同，不同之处在于耐火电缆的导体必须采用耐火性能好的铜导体，在导体和绝缘层间增加了用云母带再挤塑料绝缘绕包而成的耐火层。由于此类电缆的绝缘由云母带与挤包塑料复合组成，高温使塑料很快碳化，碳粒在电场力作用下沿云母带界面移动，再加上云母带的损坏温度约为820℃ ，两者叠加很容易导致电缆对地击穿。不同云母带允许工作温度差异较大，因此其耐火性能主要表现在耐火温度上。额定电压下能耐750—800℃的火焰，燃烧大于90 min，电缆不击穿为B类耐火电缆；额定电压下能耐受950～1000℃的火焰，燃烧大于90 min，电缆不击穿为A类耐火电缆。

(2)无机矿物绝缘耐火电缆是耐火电缆中性能较优异的一种电缆。现在市场上有三种结构的矿物绝缘电缆。一种是由铜芯、铜护套、氧化镁绝缘材料加工而成的矿物绝缘电缆，也是最传统的矿物绝缘电缆，简称MI电缆(高温电缆）。这种电缆完全由无机物构成耐火层，因此，MI电缆的耐火性能较普通耐火电缆更优，且不会因燃烧而分解产生腐蚀性气体。MI电缆具有良好的耐火特性，且可长期工作在250℃ 高温下，同时还具有防爆、耐腐蚀性强、载量大、耐辐射、机械强度高、寿命长、无烟的特点，但价格较高，施工工艺复杂，难度较大，绝缘层容易吸潮导致绝缘电阻降低。由于生产条件和工艺决定了MI电缆在大规格电缆中要使用较多的中间接头，且只能为单芯电缆，现有技术条件和水平还很难实现中间接头和分支接头的所有特性达到与电缆本体同一个等级；单芯电缆外壳两端接地后会产生环流，增加了铜损；刚性电缆的动稳定校验也必须引起足够的重视。

针对MI无机矿物绝缘电缆存在着硬、短、烦、贵以及其他一些电气配件等性能上的不足之处，一些厂家开发研制了无机(矿物)绝缘带，机械绕包，绝缘层紧密均匀、耐潮湿、有柔性，采用连续轧纹，容易弯曲的外铜护套的柔性防火电缆。该电缆无论何种规格长度都可基本满足配电长度需要，无需中间连接，方便现场敷设，现场安装容易，不需专用工具。这种矿物绝缘电缆的绝缘耐压等级最高为750 V，为达到A类的防火。

性能的要求采用了氟云母带，而氟云母带在加工生产时存在较大危害，并且连续轧纹的铜外套在弯曲燃烧时焊缝容易开裂，造成防水性能变差。

若采用无毒云母带作为绝缘带，则其云母的特性决定了只能达到B类的耐火特级。

为改善前两种矿物绝缘电缆和有机耐火电缆的品质，在传统的矿物绝缘电缆和有机耐火电缆的基础上，研制了集二者产品优点于一身，而又摒弃各自缺陷的一种全新型的矿物绝缘耐火电缆，它的导体为传统电缆采用的圆形铜绞线，绝缘层为纯金云母带，改变了其他耐火电缆用云母带挤包绝缘料复合组成绝缘层，排除了碳粒的产生，提高了耐电稳定性。护套采用连续挤出的金属管，在最外层覆以火焰下不熔不燃可膨胀阻火的无机物及外护套交联聚烯烃。该电缆在耐火性能上完全达到了传统MI无机矿物绝缘电缆的考核标准，长度可根据用户需要定制。敷设时不必穿管保护，防水防冲击功能与传统的MI电缆同等，而产品成本却比传统矿物绝缘电缆和柔性防火电缆大幅下降，额定电压可达到1 kV，是目前市场上无论性价比还是电气、机械强度、耐腐蚀、节能环保各方面的指标参数均比其他同类防火电缆略胜一筹。由于该电缆的金属套为铝制品，而铝较易氧化和蠕变，故该电缆的金属套接地要引起重视。

2．3 耐火电缆的使用场合及选用

在外部火势作用下，需保持线路完整性并维持通电的场所，其线路应采用耐火电缆，即该电缆主要使用在应急电源至消防设备、火灾报警设备、应急诱导灯、照明灯等消防应急供电回路。

根据有关规范，对火灾自动报警保护对象为特级的建筑物，其消防设备供电干线及分支线应采用矿物绝缘电缆；对火灾自动报警保护对象为一级的建筑物，其消防设备供电干线及分支线宜采用矿物绝缘电缆，当线路的敷设保护措施符合防火要求时，可采用耐火类电缆；火灾自动报警对象为二级的建筑物，其消防设备供电干线及分支线采用有机绝缘耐火类电缆。消防电缆采用支架或沿墙明敷设时应采用矿物绝缘电缆。各建筑物中的高温场所也适合采用矿物绝缘电缆。由于消防电缆在实际工程中均为成束敷设，故此类有机绝缘耐火电缆应选用阻燃耐火电缆。

3 电缆的烟雾和毒气

在预期火灾的条件下，电缆选择需要关注的3个要点是：① 火焰的传播；② 烟、毒或腐蚀性烟雾的产生；③ 电路的完整性。火焰的传播与电路的完整性，在制造电缆的材料上可采取措施加强或削弱，在线路设计安装时亦可采取一定的保护措施来尽量满足使用上的要求。但由于一般电缆均采用有机绝缘，即使是火焰传播性能较低的电缆，在实际现场中电缆成束的敷设在一起，也会把其绝缘材料添加到火焰上，成为额外的燃料。这时，燃烧的有机绝缘电缆会产生烟、有毒气体或腐蚀性烟雾，烟雾既会妨碍救火工作的开展，又会增加人员的恐惧感。有毒气体不但使人中毒窒息伤亡，而且像氨化氢(HCC)之类的气体可影响水泥加强件和砖体，甚至计算机系统都有被腐蚀的可能。

4 阻燃电缆、耐火电缆的主要区别

综上所述，阻燃电缆和耐火电缆是截然不同的两种电缆。一般阻燃电缆是常规概念下的不延燃电缆，其阻燃性能或不延燃性能不等同于其耐火性能。阻燃电缆不会自发燃烧起来，在外部有火焰存在的情况下可能会被动燃烧，但无外部火源后，有停止传播火焰的能力。该类电缆不穿金属管保护是无耐火性能的。耐火电缆具有仅能耐受单一的火焰温度的能力，并不代表不自燃、不具有传播火焰的能力，并且即使是有机耐火电缆，如不采取适当的保护措施，也不能长时间完全满足火焰燃烧、机械损伤及水流冲击三大破坏因素的要求，只有矿物绝缘电缆才能在无需任何保护下就可满足以上要求。因此，只有把阻燃和耐火两种性能组合在一起构成的电缆才能使自身不自燃、不延燃，又能保证消防系统在实际火灾条件下达到要求所规定时问的完整性防火电缆。总之，耐火电缆与阻燃电缆的主要区别是：耐火电缆在火灾发生时能维持一段时问内的正常供电，而阻燃电缆不具备这个特性，因此它们使用的场合和功能不同，绝不能混淆使用。

阻燃电缆、耐火电缆适合的使用场合在我国的国家标准中还有待进一步的明确和规定，但在一些地方(如上海市)已有地方规范，指导设计人员正确选用，为确保电缆的防火安全和保证火灾为消防设备正常供电做出了很大贡献。

在阻燃、耐火电缆的选用中，笔者发现有几点值得商榷的地方：

(1)有些工程项目中选用无卤低烟电缆WDZAN—YJV、WDZAN-BV，绝缘层采用的是交联聚乙烯材料。外护层绝缘采用的是聚氯乙烯含卤有机材料，当电缆着火燃烧时，聚氯乙烯释放出有毒烟雾，达不到无卤低烟的要求，应选用WDZN—YJY、WDZN—BYJ产品。

(2)现在市场上的电缆分支器被大量应用在电缆树干式接线中，是一种不错的产品，但电缆分支器由于它的阻燃耐火等级达不到阻燃耐火电缆相应的要求，除非在施工现场中，把电缆分支器处施工剥开的阻燃层、耐火层做相应处理，达到整根电缆的阻燃耐火等级，但这是很难做到的。因此，电缆分支器不能用在阻燃耐火电缆供电回路中。

(3)目前，由于国际铜价的飙升，我国已有厂家消化、吸收国外先进技术，生产了铝合金电缆，这种电缆突破了“以铝代铜”的技术难题，是一个安全、稳定、经济节约、安装方便、节能环保的产品，该电缆在欧美发达国家的使用率很高，在我国才刚起步，但有的厂家在产品资料中，宣传把这类电缆做成阻燃耐火电缆以作为消防供电电缆，与目前现有关规范规定“所有消防线路，应为铜芯导线或电缆”是相冲突的。

5 结语

在建筑工程中，必须严格按照供电回路的使用性质、敷设环境等具体要求选用合适的阻燃、耐火或阻燃耐火电缆，绝不能把阻燃、耐火电缆混淆使用。具体选用何种阻燃、耐火、或阻燃耐火电缆，首先必须满足有关设计、安装、验收规范，其次再在性价比和工程的投资费用等要求下找到最佳平衡点。只有这样，才能降低我国近年来高居不下的电气火灾机率，在发生火灾时也能够减少火灾中所造成的人身伤亡和财产损失。

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