防火電線電纜防火技術現狀

摘要：目前在歐美等發(fā)達國家及國內一些重點工程如地下鐵路、核電站均使用無鹵阻燃電力電纜。無鹵阻燃電統(tǒng)顧名思義其材料不含任何鹵素，如聚乙烯、交聯聚乙烯等均屬聚烯烴類。由于烴類中不含有鹵根，故嫩燒時火焰明亮，煙氣毒性小，毒性指數僅為0.97。但其氧指數較低僅為I8，故易燃而不能自熄。

在高層及超高層建筑中，電纜往往密集敷設在電纜通道內，一旦火災發(fā)生，火將順著電纜延燃而蔓延到其他部位和其他樓層，使火勢擴大，從而造成重大經濟損失并且嚴重威脅人們生命安全。從消防部門統(tǒng)計的火災數據來看，城市火災中，有2/3以上是由于電器裝備故障或電纜負荷過載引起電纜燃燒蔓延造成的。另一部分電纜火災發(fā)生在發(fā)電廠、郵電通信系統(tǒng)及大型工礦企業(yè)，這些部門電纜使用量集中，而且一般采用密集敷設在電纜溝內，一旦火災發(fā)生將順著電纜燃燒在電纜溝蔓延，其燃燒距離可達數千米、其結果不但燒毀電纜，而且造成大面積停電，工廠停產。如1994年4月廣東省汕頭市郵電局發(fā)生的火災，正是由于通信裝備故障引起電纜燃燒蔓延到其他部位，造成所有通信設備被燒毀，整個城市通信癱瘓，其直接經濟損失達10億元人民幣。為防止電纜火災的發(fā)生、發(fā)展，減少電纜火災造成的經濟損失，人們開始重視研究、開發(fā)電纜的防火保護技術，各種電纜防火保護措施應運而生，近二十年來陸續(xù)出現了電纜防火涂料，電纜槽盒、阻撰包帶、阻燃電纜、耐火電纜及其配套用的防火封堵材料等。為推廣其應用建設部相繼發(fā)布的GE 5217-94《電力工程電纜設計規(guī)范》和GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線系統(tǒng)工程設計規(guī)范》已將以上電纜防火保護技術作為電統(tǒng)的防火保護措施列人該規(guī)范。由于這些電纜防火保護技術對阻止火焰的蔓延作用明顯，因而受到了消防監(jiān)督部門和使用單位的青睞，并性實際工程中得到了廣泛應用。下面主要介紹阻燃電纜及耐火電纜、電纜防火涂料、電纜槽盒、阻燃包帶等四類電纜防火保護產品。
1、阻燃電線電纜、耐火電線電纜1.1阻然電線電纜、耐火電線電纜的基本特I勝

阻燃電線電纜:具有規(guī)定的阻燃性能(包括延燃性、材料發(fā)煙性、材料煙氣毒性)的電纜。耐火電線電纜:具有規(guī)定的耐火性能泡括耐火特性、材料發(fā)煙性、材料煙氣毒性〕的電纜。

阻燃電線電統(tǒng)是以阻燃塑料或阻燃橡膠作為絕緣層和護套、并添加填充料制成。阻燃塑料電纜由于絕緣材料的不同可分為聚氯乙烯電線電纜、聚乙烯電線電纜及交聯聚氯乙烯電線電纜。耐火電線電纜是以阻燃塑料或阻燃橡膠作絕緣層并用雙層云母帶按1/2搭接纏繞金屬導體的每一相、使相與相之間在外部火焰強度作用下仍能繼續(xù)維持供電而不形成短路。在各類阻燃及耐火電纜產品中、目前我國產量**，應用最多的是塑料絕緣阻燃、耐火電纜，這類電纜是以阻燃塑料作為絕緣層和護套層、如在絕緣層和護套層之間加上添加填充料則制成阻燃電纜;如用雙層云母帶按一定的搭接方式纏繞導體的每一相，使相與相之間在外部火焰作用下不形成短路，則制成耐火電纜。

塑料絕緣阻燃電纜按塑料材料的類別不同可分為聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護套阻燃電纜聚氯乙烯絕緣聚乙烯護套阻燃電纜、聚乙烯絕緣聚乙烯護套阻燃電纜、交聯聚氯乙烯絕緣聚氮乙烯護套電纜及交聯聚氯乙烯絕緣聚乙烯護套阻燃電纜;塑料絕緣耐火電纜按塑料材料的類別不同同樣分為上述幾類耐火電纜。

1.2阻燃聚氛乙烯電纜及阻燃聚烯烴類電纜的阻燃機理

眾所周知，目前國內用量**塑料絕緣阻燃電纜均為含氯阻燃電纜，它是以氯作為阻燃劑使電纜達到阻燃的目的。含氯阻燃電纜的阻燃機理如下:

當外部火焰作用電纜外護套溫度達到450℃時，以聚氯乙烯為基材的護套在高溫下經軟化、熔融、裂解、氣化等，出現兩種低分子組分:RH和HC1, RH同熱空氣中的氧發(fā)生下列反應:

從上述反應式中不難看02和HO●交替出現同RH有機物反應并放出大量的熱，所以只要RH有機物存在、只要HO●不減，燃燒現象必定不斷延續(xù)。上述反應只是含氯電纜能夠燃燒的一面，但它還有抑制燃燒，阻止延燃的另一面即活性經基(HO●同HC1(氯化氫)的反應:

不難看出HC1同HO●反應后，生成游離的氯離子和水蒸氣，而游離的氯離子相互結合又生成氯氣，由于生成物本身不燃而且在燃燒反應中能稀釋熱空氣中的氧和活性經基的濃度。因此，聚氯乙烯電纜能不能阻燃、完全取決于上述二方面反應是那個起主導作用，即取決于單位時間HO●的增加量是正還是負，當H0●>O時就燃燒，大得越多，燃燒就越劇烈，反之亦然。

為了抑制HO●的增加量，一般在普通聚氯乙烯料中添加含鹵量大的十澳聯苯醚或氯化石蠟等作為阻燃劑，可以將普通聚氯乙烯的氧指數值提高到32%以上，這樣增強了聚氯乙烯為基材電纜的阻燃能力。鹵素的存在，雖然使有機材料的燃燒得到了抑制，但是聚氯乙烯中的分解物氯化氫，不斷同活性經基(HO●)反應，使燃燒受阻而產生大量的煙和有毒氣體，阻燃劑的量越大，燃燒時的發(fā)煙量就越大，產生的煙氣毒性也越大。根據大量的實驗數據得到，阻燃聚氯乙烯電纜其透光率均在10'%以下(按CB/T17651--1998)，其煙濃烈的程度，使人裸眼視力看不到兩米內電纜燃燒著火，因此一旦火災發(fā)生，使人看不見安全通道，而且濃煙中毒性氣體更會使人窒息喪身。據有關資料介紹，聚氯乙烯的毒性指數15，人在毒性指數的氣體濃度下2分鐘即有死的可能，據美國資料統(tǒng)計，電纜著火燎燒在死亡的人員中有80%死于濃煙。目前由于聚氯乙烯阻嫩電纜或耐火電纜已廣泛用于人員密集的場所一旦火災發(fā)生，雖然聚氯乙烯電纜及耐火電纜其阻燃性能較好，但由于該材料在燃燒過程中產生大量的煙及氯化氫、氯氣等有毒氣體。因而嚴重威脅人們生命安全，因此無論從消防安全的角度，還是從環(huán)保的角度來看這類產品都應該逐步限制其使用。歐美等發(fā)達國家從9D年代初起，已限制阻燃聚氯乙烯電纜的使用，北京市供電局也于98年3月下文，明確規(guī)定用無鹵阻燃電纜代替阻燃聚氯乙烯電纜，嚴禁使用聚氯乙烯電力電纜。

目前在歐美等發(fā)達國家及國內一些重點工程如地下鐵路、核電站均使用無鹵阻燃電力電纜。無鹵阻燃電統(tǒng)顧名思義其材料不含任何鹵素，如聚乙烯、交聯聚乙烯等均屬聚烯烴類。由于烴類中不含有鹵根，故嫩燒時火焰明亮，煙氣毒性小，毒性指數僅為0.97。但其氧指數較低僅為I8，故易燃而不能自熄。

為了使聚烯烴類的電纜達到阻燃效果，而又要保證其煙濃度、煙氣毒性小的優(yōu)點，一般采用釋水降溫法，即在聚烯烴中加人氫氧化鋁或氫氧化鎂。該材料制成的電纜在撼燒過程中，由于它們分解產生大量的水蒸氣不但稀釋了燃燒區(qū)熱空氣中的氧濃度，而且還帶走大量的氣化熱，使燃燒材料表面的溫度下降，從而抑制活性經基(HO●)的生成速率，最后導致火焰自熄，阻燃聚烯烴中的水是由混合在聚烯烴中的氫氧化鋁或氫氧化鎂受熱分解得到的，其化學反應式如下:

1.3阻燃及耐火電纜的現狀及展望

從上述阻燃聚氯乙烯和阻燃聚烯在燃燒過程中的反應機理不難看出，阻燃聚氯乙烯雖然阻燃性能較好，但由于在點然燒過程中產生大量的濃煙及HCl和CI2籌有毒氣體，一旦火災發(fā)生，將嚴重威脅人們生命安全，而阻燃聚烯烴不但有一定的阻燃性能而且濃度很小及沒有產生大量的有毒氣體，所以是應該引導其發(fā)展的產品。今后應逐步用阻燃聚烯烴類的電纜代替阻撼聚敘乙烯類電纜，特別是人員密集的場所.必須選用無鹵阻燃電纜。

由于阻然聚氯乙烯料市場價每噸僅4.?萬元，而阻燃聚烯烴料每噸市場價3萬元，進口料可X4.5萬元，所以目前國內大部分企業(yè)特別是小型企業(yè)均選用聚氯乙烯生產電纜，由于其價格較低，易于被用戶接受，因而銷量很大，所以這就給人們的生命安全又留下了潛在威脅，當然這與經濟發(fā)展水平和相關的規(guī)范沒有作明確規(guī)定有關，但從長遠的觀點來看，從發(fā)展的趨勢來看。使用無鹵電統(tǒng)是發(fā)展方向.因此建議我國相關的規(guī)范應限定阻燃聚氯乙烯類電纜的使用場所。人員密集的場所應規(guī)定選用阻燃聚烯烴類電纜。

1.4檢驗標準

國際電工委員會和世界發(fā)達國家制定了一系列考核電纜阻燃性能和耐火性能的試驗方法，參照IEC標準我國制定了國家標準GB/T126655-90《成束電線電纜然燒試驗方法)及GB/T12665.ti-90(電線電纜耐火特性試驗方法》。以上兩項推薦性標準掃以寸電纜的阻燃性能及耐火特性的燃燒試驗提出要求，而對電纜的電性能、力學性能及燃燒產生的煙濃度、煙氣毒性的指標沒有明確規(guī)定，因此無法對該類產品的質量進才予科學的檢驗和準確的評價，不能對產品質量進行綜合評定。因而造成了產品質量參差不齊、劣質產品流人市場。給該兩類產品的應用及消防監(jiān)督部門的質量監(jiān)督帶來極大的困難，給國家和人民生命財產的安全留下隱患。為改變這種混亂狀況，促進阻熊及耐火電線電纜產品的開發(fā)、研制、生產和應用，提高產品質量，公安部下達了《塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求》行業(yè)標準的制定任務，該標推漢寸塑料絕緣阻燃及耐火電纜的延燃性能、耐火性能、燃燒煙氣濃度、燃燒煙氣毒性、電性能、機械性能等提出了指標要求，并根據不同的結果對其進行分級，以供用戶根據不同的使用場所選用，同時也便于監(jiān)督部門對產品質量進行監(jiān)督。預計該標準于2m年由公安部批準發(fā)布后正式實施。該標準的完成將為阻燃電纜及耐火電纜產品的質量監(jiān)督提供可靠的依據，同時也為相關規(guī)范的修訂奠定基礎。

隨著標準的制定實施，規(guī)范的出臺，阻燃電纜及耐火電纜將有廣闊的市場應用前景。
2、電纜防火槽盒

2.1、電纜防火槽盒的基本特性

電纜用防火槽盒是一種用于電纜防火保護的輕型封閉式槽盒，當槽盒沙卜部著火燃燒時能有效地阻止火焰保護電纜。電纜防火槽盒具有下面5個特點,(1)槽盒盒體材料具有不燃性或較高的難燃性;(2)槽盒結構基本能實現燃燒狀態(tài)下能抑止外部氧氣的補充，同時不會對電纜正常運行a寸造成熱阻過大或環(huán)境溫升過高;（3）曹盒的結構本身具有足夠的機械強度，便于施工安裝或拆卸:(4)槽盒的造價較低，特別是無機槽盒，有利于推廣應用;(習不給維護增添麻煩和困難，具有較長的使用壽命。

電纜防火槽盒由于有上述五個方面的優(yōu)點，目前已廣泛地用于建筑、電力、石油化工、煤礦等行業(yè)。

2.2,電纜用防火槽盒的防火機理

電纜用防火槽盒分為有機、無機及復合式三類，有機防火電纜槽盒由不燃的玻璃布和有機阻燃樹脂制成，不但具有較高的難燃性，而且還具有耐腐蝕、耐油、耐水、強度高、安裝方便等優(yōu)點，適合于高濕、鹽霧、有化學氣體、嚴寒和高熱等惡劣環(huán)境條件下使用。無機防火電纜槽盒仍以玻璃纖維作增強材料，以氧化鎂、氯化鎂作膠凝材料。其**特點是成本了氏廉、耐火性好，但在強度、耐水性、耐候性等方面較有機電纜槽盒低。復合式電纜槽盒是在無機電纜槽盒和有機電纜槽盒的基礎上發(fā)展起來，該槽盒在強度、耐水性、耐候性和耐久性方面比無機電纜槽盒有很大提高，而產品成本比有機電纜槽盒有較大的降低。

2.3、電纜用防火槽盒的現狀及展望

用電纜防火槽盒對電纜進行防火保護是防或減少電纜火災的有效措施之一。通過以上比較不難看出，在實際工程應用中可根據不同的環(huán)境、地點及條件，分別選用合適的無機電纜防火槽盒、有機電纜防火槽盒和復合式電纜槽盒。目前無機電纜槽盒因價格低，易于用戶接受，因而占領了很大市場，但這給惡劣環(huán)境條件下的電纜防火保護留下隱患。當然這與經濟發(fā)展水平和相關的規(guī)范沒有明確規(guī)定什么環(huán)境條件選用什么類型的電纜槽盒有關，所以建議相關規(guī)范應盡快制定各種電纜防火槽盒的使用場所。我們相信隨著相關法規(guī)標準的日趨完善和貫徹實施，電纜槽盒在電纜的防火保護中一定會發(fā)揮愈來愈大的作用。

2.4、檢測標準

目前我國尚無用于檢驗電纜防火槽盒的國家或行業(yè)的產品標準，個別省市為了加強對本地生產的電纜防火槽盒的質量的監(jiān)督管理，制訂了相應的地方標準，檢測的項目防火性能包括材料的燃燒性能，槽盒的耐火極限;無機類的材料然燒性能試驗按CB/T5464不燃性試驗方法進行，其指標不低于A級;有機類的材料按GB8624難燃性試驗方法，其指標不低于B1級。無機和有機電纜防火槽盒的耐火特性試驗，按GB9978進行，其指標不低于30inin。理化性能包括:外觀、制造精度、耐水性、耐油性、導熱系數、機械強度、變形撓度等七項。目前我國生產該類產品的企業(yè)較多，由于尚無統(tǒng)一的產品標準，因而無法又創(chuàng)亥類產品的總體質量進行科學檢驗和準確評價，產品質量參差不齊，造成劣質產品流人市場，給該類產品的應用及消防監(jiān)督部門的監(jiān)督管理帶來極大困難?；谶@種狀況，筆名踐人為咀需制定《電纜用防火槽盒通用技術條件》產品標準。文 /程道彬 馮軍