阻燃電纜的出現(xiàn)給人類帶來了良好的社會效益和經(jīng)濟效益，形成了百花齊放的局面，但當(dāng)下阻燃電纜的現(xiàn)狀另人擔(dān)憂，阻燃電纜“不阻燃”給人們帶來了巨大經(jīng)濟損失，埋下了無數(shù)的安全隱患，火災(zāi)事故更給人們帶來了不可承受之痛。  

阻燃電纜是可以燃燒的，它只是具有一定的阻燃能力。若電纜自身著火，電纜應(yīng)能自熄；若其他可燃物著火，電纜不成為導(dǎo)火線。因而，阻燃電纜能將燃燒限制在局部范圍內(nèi)，不產(chǎn)生蔓延，從而保護人員的生命和財產(chǎn)安全。近些年，電線電纜導(dǎo)致的火災(zāi)事故頻發(fā)，本文結(jié)合成功研制核電站1E級殼內(nèi)/外電纜的啟示，以及長期生產(chǎn)長壽命建筑用電線電纜的經(jīng)驗及市場反饋，做以下幾個方面的總結(jié)，與大家探討。  

1.阻燃特性的影響因素  

1.1影響電纜自身阻燃特性的因素  

（1）材料  

氧指數(shù)：氧指數(shù)是反應(yīng)材料阻燃性能的一個固有特性，是影響電纜阻燃的一個因素，通常情況下，氧指數(shù)越高，越易通過成束阻燃，但也應(yīng)輔以合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，同時還應(yīng)平衡材料的各項性能。  

熱釋放量：成束阻燃試驗或火災(zāi)中，相同質(zhì)量，提高相同的溫度，電纜中有機材料比熱容大，燃燒時熱釋放率和熱釋放總量大，會造成有限范圍內(nèi)熱量迅速累積，加速火勢，阻燃電纜也“無力回天”，由于產(chǎn)生了大量的燃燒熱，在試驗過程中要求電纜達(dá)到自熄，是有難度的，而電纜中的有機材料不完全燃燒，產(chǎn)生了可燃、有毒的CO氣體，其熱值為12.67MJ/Nm3與氫氣（12.74MJ/Nm3）相當(dāng)，CO氣體散發(fā)于空氣中，會使人中毒并助長火勢。  

此外，還與材料配方中的阻燃體系、分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、鍵能大小、分子量大小等微觀因素有關(guān)。如，用無鹵阻燃乙丙橡皮護套料生產(chǎn)的阻燃電纜更易通過A類或B類成束阻燃試驗，而塑料類無鹵低煙阻燃護套料就稍遜一籌。  

（2）結(jié)構(gòu)  

通過試驗探索和研究，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計對阻燃特性的影響較大。一般情況下，以下幾類結(jié)構(gòu)的電纜較易通過成束阻燃試驗：  

1）有高氧指數(shù)擠出隔氧層；  

2）有金屬鎧裝結(jié)構(gòu)；  

3）有金屬屏蔽結(jié)構(gòu)；  

4）規(guī)格尺寸較大；  

5）多芯電纜；  

6）結(jié)構(gòu)密實的電纜。  

電纜結(jié)構(gòu)影響可燃物含量，可燃物含量影響成束阻燃試驗根數(shù)，此類因素也應(yīng)重點考慮。  

（3）工藝  

通過試驗跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)隔氧層、護套層的擠出方式對阻燃試驗結(jié)果影響較大。擠出壓力大時，膠料與纜芯結(jié)合緊密，纜芯間隙得以充分填充，有利于氣體的排出，同時膠料層不易形成氣孔，對電纜的阻燃特性提高顯著。  

實際生產(chǎn)過程中，推薦采用擠壓式工藝擠出，同時考慮對擠出機壓力的影響因素，如擠出機主機功率、螺桿轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等，此外，為防止材料驟冷對膠料的應(yīng)力沖擊，第一段冷卻水溫度建議設(shè)置在60℃左右（適用于擠塑機）?；诳勺匪菪院蜏p少阻燃性能波動的考慮，應(yīng)對以上影響因素的擠出工藝參數(shù)進行工藝固化。  

2.2試驗因素  

（1）試驗裝置  

試驗送風(fēng)、抽風(fēng)裝置對試驗影響之重，不言而喻，不再累述。對于試驗用儀器儀表的精度與校準(zhǔn)應(yīng)引起重視，如氣體流量計、氣流速率等，丙烷和空氣流量應(yīng)在試驗前校準(zhǔn)并在試驗中時刻監(jiān)控，根據(jù)需要，建議采用質(zhì)量流量計控制流量。  

（2）試驗環(huán)境  

由于成束阻燃試驗裝置配備的是轉(zhuǎn)子流量計，它是被設(shè)計在標(biāo)準(zhǔn)大氣溫度20℃和壓力1bar下的，根據(jù)氣體壓強公式：  

pV=nRP  

（1）式中：p為理想氣體壓強，單位Pa；V為氣體體積，單位m3；n為氣體的物質(zhì)的量，單位mol；R為氣體常量，取8.31451J/(mol·K)；T為體系溫度，單位K。  

從上式得出，溫度和壓強的變化對氣體體積的影響是很大的，氣體體積變化，氣體的物質(zhì)的量隨之變化，該氣體燃燒產(chǎn)生的熱值也會相應(yīng)發(fā)生變化，所以在試驗前，應(yīng)對溫度和壓力變化進行修正，同時校準(zhǔn)噴燈火焰強度。  

如果裝在試驗箱頂?shù)娘L(fēng)速計測得的外部風(fēng)速大于8m/s，則不能進行試驗；同時，當(dāng)成束阻燃試驗裝置的進氣口的空氣流量超出（5.0±0.5）m3/min范圍時，空氣流量對火焰燃燒條件有很大影響。  

燃燒試驗室室溫應(yīng)恒定，室外溫度達(dá)到40℃以上時不建議開展試驗。  

（3）試驗前電纜樣品的處理  

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗前，電纜試樣段應(yīng)在（20±10）℃下放置至少16小時，同時電纜應(yīng)干燥，若需表面清潔處理，不能用酒精、稀釋劑等易燃有機溶液擦拭。  

（4）電纜的安裝  

在核電站電纜研制過程中，發(fā)現(xiàn)電纜在鋼梯上的安裝緊密程度對成束阻燃試驗結(jié)果有很大影響。安裝時，由于電纜自身應(yīng)力無法校直，使電纜之間無法緊密排列，存在較大間隙，試驗時火焰會通過間隙而竄到試樣背后，使火焰與電纜的接觸面積大大增大，形成全面燃燒，燃燒劇烈，試驗箱內(nèi)溫度迅速升高，此時，試驗結(jié)論偏差較在，甚至造成成束阻燃試驗無法通過。  

通過大量的成束阻燃試驗研究，小截面或小尺寸電線電纜較易通過成束阻燃A類，相同試樣情況下，由于B類成束阻燃試驗試樣根數(shù)減少一半，排列緊密度小，常有試驗失敗的情況，所以A類成束阻燃未必比B類成束阻燃容易通過,以上所述可理解為“蜂窩煤”效應(yīng)。  

（5）引燃源  

考慮各種可燃?xì)怏w的熱值不同給試驗結(jié)果帶來的影響，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求采用純度為95%的技術(shù)級丙烷，避免使用液化天然氣或石油氣等代替。  

當(dāng)引燃源位置由人為確定時，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放置距電纜表面、試驗箱底部、距電纜下端的距離和位置。  

由于噴燈的自然老化以及長期試驗過程中的表面炭化，為保證火焰強度，在每次試驗時應(yīng)對噴燈火焰強度進行校準(zhǔn)。  

2.3敷設(shè)與選型因素  

近幾年，與國內(nèi)知名建筑、電力設(shè)計院做了大量溝通交流，了解到設(shè)計師在線纜選型時存在的一些疑惑。在建筑電氣設(shè)計領(lǐng)域，通常將線纜的阻燃級別提高，以致選型保守，造成資源和資金浪費；同時，由于選型、敷設(shè)不當(dāng)導(dǎo)致嚴(yán)重事故的案例也不在少數(shù)。線纜選型除應(yīng)滿足我國有關(guān)現(xiàn)行規(guī)范外，還應(yīng)考慮如下因素。  

（1）敷設(shè)環(huán)境  

電纜敷設(shè)環(huán)境在很大程度上決定電纜受火源侵襲機率大小和著火后成災(zāi)的可能性大小，例如：直埋或單獨穿管（金屬、石棉、水泥管等）的可以用非阻燃電纜，而置于半密閉橋架、槽盒或帶蓋板的專用電纜溝時，可以降低一到二個阻燃級別，甚至采用非阻燃電纜，因為在上述環(huán)境下敷設(shè)后，電纜受外界火源的影響小的多，即使著火燃燒，但由于電纜根數(shù)少、空間狹小閉塞也容易自熄，不易成災(zāi)。反之，室內(nèi)明敷或敷設(shè)于暗道、夾層、隧道、廊道等場所時，由于人跡火種容易到達(dá)，空間相對較大且空氣容易流通，其阻燃等級應(yīng)適度從嚴(yán)。當(dāng)上述環(huán)境更處于高溫場所或易燃易爆的化工、石油、礦井等環(huán)境中，則應(yīng)嚴(yán)格服從規(guī)范要求，并且線纜選型時就高不就低。  

在戶外、埋地和埋地穿管敷設(shè)時，也常見有阻燃電纜，甚至要求無鹵低煙阻燃電纜，從設(shè)計、環(huán)境和經(jīng)濟效益等各方面分析，都是沒有必要的。  

（2）敷設(shè)線路根數(shù)  

同時敷設(shè)電纜數(shù)量的多少是確定阻燃類別高低的基礎(chǔ)，在計算電纜非金屬材料體積時，同一通道的概念是指電纜燃燒時，其火焰或熱量可以不受阻擋地輻射到附近電線電纜并能夠?qū)⑵湟嫉目臻g。如有防火板相互隔離的橋架或槽盒，其同一通道應(yīng)指每一個橋架或槽盒，若上下或左右無任何防火隔離，一旦著火將全部殃及，計算非金屬材料體積時統(tǒng)一納入為宜。  

電線要求具有A類或B類成束阻燃特性是無工程意義的，甚至也不必要求達(dá)到C、D類，從建筑電氣設(shè)計角度認(rèn)為如此多根電線同時敷設(shè)在一起也是不科學(xué)的（除數(shù)據(jù)中心等特殊場所外），明敷根數(shù)的電線實屬罕見，不僅占用了建筑內(nèi)有限的空間，且不利于工程的成本、物料和安全管理。而隨著建筑物內(nèi)電線的穿管暗敷，以穿3根～5根電線最為常見，考核電線成束阻燃特性實無必要。  

（3）電纜尺寸  

在同一通道中，非金屬材料體積確定之后，還應(yīng)考慮電纜外徑的大小，外徑小，吸熱少且容易引燃，外徑大，熱容量大，不易引燃。選型和敷設(shè)時，應(yīng)將電纜外徑設(shè)置若干個檔，例如：外徑不大于20mm、不大于40mm和大于40mm的電纜分別敷設(shè)于一個通道或敷設(shè)于一個通道內(nèi)以隔火板隔離。  

（4）阻燃與非阻燃電纜的敷設(shè)分類  

在工程考查中，常見有不同阻燃級別或阻燃與非阻燃電纜敷設(shè)在同一通道的現(xiàn)象，宜將相近阻燃級別的電纜敷設(shè)在一起，非阻燃電纜敷設(shè)在專門通道內(nèi)，且火源易及之處，應(yīng)以敷設(shè)高阻燃類電纜為主。因為，阻燃級別低或非阻燃電纜的延燃對于高阻燃級別電纜而言即為外部火源，即使A類阻燃電纜也有著火的可能。  

（5）動力電纜發(fā)熱不容小覷  

相對而言，動力電纜是熱態(tài)系統(tǒng)而易著火，短路時擊穿的可能性大，控制電纜、信號電纜因電壓低，負(fù)載小處于冷態(tài)，本身不易自發(fā)起火。動力電纜選型時，除滿足熱穩(wěn)定、電壓損失、載流量和經(jīng)濟因素等前提下，還應(yīng)關(guān)注用電負(fù)荷裕度和產(chǎn)散熱平衡，防止因熱量累積造成火災(zāi)。同時，動力電纜應(yīng)選用更高的阻燃級別。  

（6）選型時存在的問題  

現(xiàn)代建筑中，電線穿管暗敷于墻體內(nèi)，因金屬或塑料管內(nèi)氧氣稀薄，電線不易著火，可降低阻燃級別或采用非阻燃類電線；墻體內(nèi)潮氣較重，采用無鹵低煙阻燃電線時絕緣易吸潮，會大大降低絕緣電阻，應(yīng)用時應(yīng)得到進一步論證；導(dǎo)管封閉，鹵素等氣體不易溢出，穿PVC管對電線要求無鹵更是無此必要。故，電線選型時應(yīng)結(jié)合實際選用。  

在建筑電氣有關(guān)規(guī)范、圖集、線纜產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和市場中常見有105℃、125℃、135℃甚至150℃耐溫等級的阻燃電線應(yīng)用于工程中，然而，從散熱平衡、經(jīng)濟效益、電能效率、節(jié)能、高溫隱患以及與其他聯(lián)接電器耐溫匹配等方面綜合權(quán)衡，選擇此類電線時應(yīng)慎重。若實際需要在如此高溫下運行，則應(yīng)做好散熱處理，防止高溫帶來的不利影響，甚至釀成火災(zāi)事故。  

在《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》（JGJ16-2008）8.7.1中規(guī)定“電纜在室內(nèi)、電纜溝、電纜隧道和電氣豎井內(nèi)明敷時，不應(yīng)采用易延燃的外護層。”，在《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》（04DX101-1）的“電線電纜使用場所分級”中，規(guī)定了不同建筑類別需選擇使用的電線電纜阻燃級別，但考慮建筑物內(nèi)各場所對電線電纜阻燃級別要求的不同，使設(shè)計師在對線纜選型時無從著手，往往存在選擇阻燃級別過度保守或級別不夠的現(xiàn)場，兩者皆不合適，后者更會埋下火災(zāi)隱患。  

在《電力工程電纜設(shè)計規(guī)范》（GB50217-2007）第7章，7.0.1中規(guī)定“對電纜可能著火蔓延導(dǎo)致嚴(yán)重事故的回路、易受外部影響波及火災(zāi)的電纜密集場所，應(yīng)設(shè)置適當(dāng)?shù)淖杌鸱指?，并?yīng)按工程重要性、火災(zāi)幾率及其特點和經(jīng)濟合理等因素，……”，7.0.6中規(guī)定“電纜多根密集配置時的阻燃性，應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《電纜在火焰條件下的燃燒試驗第3部分：成束電線或電纜的燃燒試驗方法》GB/T18380.3的有關(guān)規(guī)定，并應(yīng)根據(jù)電纜配置情況、所需防止災(zāi)難性事故和經(jīng)濟合理的原則，選擇適合的阻燃性等級和類別”，根據(jù)這兩處的規(guī)定，雖然各項因素均已考慮，但對設(shè)計選型者來說，仍然存在困難。  

3.討論  

3.1材料氧指數(shù)差值試驗  

因氧指數(shù)是材料阻燃特性的固有特性，在考核全壽命周期內(nèi)電纜的阻燃性能時，建議增加室溫與電纜運行溫度下氧指數(shù)差值的檢測，試驗標(biāo)準(zhǔn)參考ASTMD2863。  

3.2老化后成束阻燃試驗  

由于生產(chǎn)各類阻燃電纜的原材料配方中加入的阻燃劑不盡相同，在電纜經(jīng)受長期運行后，由于熱老化等因素的影響，電纜的阻燃性能將有所變化，為驗證長期運行后的電纜具有與原始出廠電纜一致的阻燃特性，建議增加電纜熱老化對成束阻燃特性的驗證試驗。  

3.3耐火電纜應(yīng)同時考核其阻燃特性  

耐火電纜首先應(yīng)具有阻燃功能，其次是保持線路完整性的耐火功能，業(yè)內(nèi)人士對耐火電纜應(yīng)同時考核阻燃特性的呼聲應(yīng)得到有關(guān)部門的回應(yīng)。  

3.4規(guī)范阻燃電線電纜的鑒別、選型和安裝方法  

從試驗角度考核阻燃特性已很成熟，建議完善阻燃電線電纜的鑒別、選型和安裝敷設(shè)體系，以減少因其形成的隱患和造成的事故。  

IEC、GB和UL三類標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的阻燃級別，如此多的類別，電纜業(yè)內(nèi)人士區(qū)分起來尚且不易，站在設(shè)計、用戶和市場的角度，如何正確的鑒別、選型是存在一定難度的，應(yīng)制訂相關(guān)的指導(dǎo)性文件加以規(guī)范、指導(dǎo)。  

此外，在GB/T 19666-2005和GB 31247-2014標(biāo)準(zhǔn)中分別規(guī)定了相應(yīng)的阻燃電線的燃燒性能分級，在電線電纜上如何標(biāo)識也給線纜企業(yè)帶來了麻煩。  

4.結(jié)束語  

電纜阻燃特性不僅依賴于電纜材料的選擇和結(jié)構(gòu)的設(shè)計，也應(yīng)從制造工藝、試驗方法、電纜敷設(shè)和選型等方面找原因。電纜的設(shè)計制造、試驗、選型和敷設(shè)，任何一個環(huán)節(jié)造成對阻燃電纜不利的影響，都會使阻燃電纜“不阻燃”，同時，也呼吁社會各界從各方面加強對阻燃電纜的監(jiān)督，把隱患消除于萌芽狀態(tài)，保衛(wèi)家園，促進社會安定安全。  

參考文獻(xiàn)：  

[1]蔡建國，范洪欣，吳長順.影響電纜成束阻燃試驗結(jié)果的原因分析與解決方案[C]//中國電工技術(shù)學(xué)會電線電纜專業(yè)委員會2012學(xué)術(shù)年會論文集.2012.240-245.  

[2]袁幼哲，朱曉西.民用建筑電線電纜主要技術(shù)應(yīng)用探討.[C]//中國電工技術(shù)學(xué)會電線電纜專業(yè)委員會2012學(xué)術(shù)年會論文集.2012.25-32.  

[3]GB 31247-2014電纜及光纜燃燒性能分級[S].  

[4]GB 50217-2007電力工程電纜設(shè)計規(guī)范[S].  

[5]GB/T 17651-1998電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測定[S].  

[6]GB/T 18380-2008電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗[S].  

[7]GB/T 19666-2005阻燃和耐火電線電纜通則[S].  

[8]GB/T 31248-2014電纜或光纜在受火條件下火焰蔓延、熱釋放和產(chǎn)煙特性的試驗方法  

[9]JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范[S].  

[10]IEC 60332 Tests on electric and optical fibre cable sunder fire conditions[S].  

[11]UL 1581:2011 Reference Standard for Electrical Wires,Cables,and FlexibleCords[S].