阻燃電纜的出現(xiàn)給人類(lèi)帶來(lái)了良好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)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(lái)了巨大經(jīng)濟(jì)損失，埋下了無(wú)數(shù)的安全隱患，火災(zāi)事故更給人們帶來(lái)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(hù)人員的生命和財(cái)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(jí)殼內(nèi)/外電纜的啟示，以及長(zhǎng)期生產(chǎn)長(zhǎng)壽命建筑用電線電纜的經(jīng)驗(yàn)及市場(chǎng)反饋，做以下幾個(gè)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(gè)固有特性，是影響電纜阻燃的一個(gè)因素，通常情況下，氧指數(shù)越高，越易通過(guò)成束阻燃，但也應(yīng)輔以合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)還應(yīng)平衡材料的各項(xiàng)性能。  

熱釋放量：成束阻燃試驗(yàn)或火災(zāi)中，相同質(zhì)量，提高相同的溫度，電纜中有機(jī)材料比熱容大，燃燒時(shí)熱釋放率和熱釋放總量大，會(huì)造成有限范圍內(nèi)熱量迅速累積，加速火勢(shì)，阻燃電纜也“無(wú)力回天”，由于產(chǎn)生了大量的燃燒熱，在試驗(yàn)過(guò)程中要求電纜達(dá)到自熄，是有難度的，而電纜中的有機(jī)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(huì)使人中毒并助長(zhǎng)火勢(shì)。  

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(wú)鹵阻燃乙丙橡皮護(hù)套料生產(chǎn)的阻燃電纜更易通過(guò)A類(lèi)或B類(lèi)成束阻燃試驗(yàn)，而塑料類(lèi)無(wú)鹵低煙阻燃護(hù)套料就稍遜一籌。  

（2）結(jié)構(gòu)  

通過(guò)試驗(yàn)探索和研究，合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)阻燃特性的影響較大。一般情況下，以下幾類(lèi)結(jié)構(gòu)的電纜較易通過(guò)成束阻燃試驗(yàn)：  

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(shí)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(yàn)根數(shù)，此類(lèi)因素也應(yīng)重點(diǎn)考慮。  

（3）工藝  

通過(guò)試驗(yàn)跟蹤分析，發(fā)現(xiàn)隔氧層、護(hù)套層的擠出方式對(duì)阻燃試驗(yàn)結(jié)果影響較大。擠出壓力大時(shí)，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(shí)膠料層不易形成氣孔，對(duì)電纜的阻燃特性提高顯著。  

實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，推薦采用擠壓式工藝擠出，同時(shí)考慮對(duì)擠出機(jī)壓力的影響因素，如擠出機(jī)主機(jī)功率、螺桿轉(zhuǎn)速、壓力、溫度等，此外，為防止材料驟冷對(duì)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(jī)）?；诳勺匪菪院蜏p少阻燃性能波動(dòng)的考慮，應(yīng)對(duì)以上影響因素的擠出工藝參數(shù)進(jìn)行工藝固化。  

2.2試驗(yàn)因素  

（1）試驗(yàn)裝置  

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

（2）試驗(yàn)環(huán)境  

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

pV=nRP  

（1）式中：p為理想氣體壓強(qiáng)，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(qiáng)的變化對(duì)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(huì)相應(yīng)發(fā)生變化，所以在試驗(yàn)前，應(yīng)對(duì)溫度和壓力變化進(jìn)行修正，同時(shí)校準(zhǔn)噴燈火焰強(qiáng)度。  

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

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

（3）試驗(yàn)前電纜樣品的處理  

按照標(biāo)準(zhǔn)要求，試驗(yàn)前，電纜試樣段應(yīng)在（20±10）℃下放置至少16小時(shí)，同時(shí)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(jī)溶液擦拭。  

（4）電纜的安裝  

在核電站電纜研制過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)電纜在鋼梯上的安裝緊密程度對(duì)成束阻燃試驗(yàn)結(jié)果有很大影響。安裝時(shí)，由于電纜自身應(yīng)力無(wú)法校直，使電纜之間無(wú)法緊密排列，存在較大間隙，試驗(yàn)時(shí)火焰會(huì)通過(guò)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(yàn)箱內(nèi)溫度迅速升高，此時(shí)，試驗(yàn)結(jié)論偏差較在，甚至造成成束阻燃試驗(yàn)無(wú)法通過(guò)。  

通過(guò)大量的成束阻燃試驗(yàn)研究，小截面或小尺寸電線電纜較易通過(guò)成束阻燃A類(lèi)，相同試樣情況下，由于B類(lèi)成束阻燃試驗(yàn)試樣根數(shù)減少一半，排列緊密度小，常有試驗(yàn)失敗的情況，所以A類(lèi)成束阻燃未必比B類(lèi)成束阻燃容易通過(guò),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(yàn)結(jié)果帶來(lái)的影響，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)要求采用純度為95%的技術(shù)級(jí)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(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定放置距電纜表面、試驗(yàn)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(zhǎng)期試驗(yàn)過(guò)程中的表面炭化，為保證火焰強(qiáng)度，在每次試驗(yàn)時(shí)應(yīng)對(duì)噴燈火焰強(qiáng)度進(jìn)行校準(zhǔn)。  

2.3敷設(shè)與選型因素  

近幾年，與國(guó)內(nèi)知名建筑、電力設(shè)計(jì)院做了大量溝通交流，了解到設(shè)計(jì)師在線纜選型時(shí)存在的一些疑惑。在建筑電氣設(shè)計(jì)領(lǐng)域，通常將線纜的阻燃級(jí)別提高，以致選型保守，造成資源和資金浪費(fèi)；同時(shí)，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(guó)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(jī)率大小和著火后成災(zāi)的可能性大小，例如：直埋或單獨(dú)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(zhuān)用電纜溝時(shí)，可以降低一到二個(gè)阻燃級(jí)別，甚至采用非阻燃電纜，因?yàn)樵谏鲜霏h(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(chǎng)所時(shí)，由于人跡火種容易到達(dá)，空間相對(duì)較大且空氣容易流通，其阻燃等級(jí)應(yīng)適度從嚴(yán)。當(dāng)上述環(huán)境更處于高溫場(chǎng)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(shí)就高不就低。  

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

（2）敷設(shè)線路根數(shù)  

同時(shí)敷設(shè)電纜數(shù)量的多少是確定阻燃類(lèi)別高低的基礎(chǔ)，在計(jì)算電纜非金屬材料體積時(shí)，同一通道的概念是指電纜燃燒時(shí)，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(gè)橋架或槽盒，若上下或左右無(wú)任何防火隔離，一旦著火將全部殃及，計(jì)算非金屬材料體積時(shí)統(tǒng)一納入為宜。  

電線要求具有A類(lèi)或B類(lèi)成束阻燃特性是無(wú)工程意義的，甚至也不必要求達(dá)到C、D類(lèi)，從建筑電氣設(shè)計(jì)角度認(rèn)為如此多根電線同時(shí)敷設(shè)在一起也是不科學(xué)的（除數(shù)據(jù)中心等特殊場(chǎng)所外），明敷根數(shù)的電線實(shí)屬罕見(jiàn)，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(jiàn)，考核電線成束阻燃特性實(shí)無(wú)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(shí)，應(yīng)將電纜外徑設(shè)置若干個(gè)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(gè)通道或敷設(shè)于一個(gè)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(lèi)  

在工程考查中，常見(jiàn)有不同阻燃級(jí)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(jí)別的電纜敷設(shè)在一起，非阻燃電纜敷設(shè)在專(zhuān)門(mén)通道內(nèi)，且火源易及之處，應(yīng)以敷設(shè)高阻燃類(lèi)電纜為主。因?yàn)?，阻燃?jí)別低或非阻燃電纜的延燃對(duì)于高阻燃級(jí)別電纜而言即為外部火源，即使A類(lèi)阻燃電纜也有著火的可能。  

（5）動(dòng)力電纜發(fā)熱不容小覷  

相對(duì)而言，動(dòng)力電纜是熱態(tài)系統(tǒng)而易著火，短路時(shí)擊穿的可能性大，控制電纜、信號(hào)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(dòng)力電纜選型時(shí)，除滿足熱穩(wěn)定、電壓損失、載流量和經(jīng)濟(jì)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(shí)，動(dòng)力電纜應(yīng)選用更高的阻燃級(jí)別。  

（6）選型時(shí)存在的問(wèn)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(jí)別或采用非阻燃類(lèi)電線；墻體內(nèi)潮氣較重，采用無(wú)鹵低煙阻燃電線時(shí)絕緣易吸潮，會(huì)大大降低絕緣電阻，應(yīng)用時(shí)應(yīng)得到進(jìn)一步論證；導(dǎo)管封閉，鹵素等氣體不易溢出，穿PVC管對(duì)電線要求無(wú)鹵更是無(wú)此必要。故，電線選型時(shí)應(yīng)結(jié)合實(shí)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(chǎng)中常見(jiàn)有105℃、125℃、135℃甚至150℃耐溫等級(jí)的阻燃電線應(yīng)用于工程中，然而，從散熱平衡、經(jīng)濟(jì)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(lèi)電線時(shí)應(yīng)慎重。若實(shí)際需要在如此高溫下運(yùn)行，則應(yīng)做好散熱處理，防止高溫帶來(lái)的不利影響，甚至釀成火災(zāi)事故。  

在《民用建筑電氣設(shè)計(jì)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(shí)，不應(yīng)采用易延燃的外護(hù)層?！?，在《建筑電氣常用數(shù)據(jù)》（04DX101-1）的“電線電纜使用場(chǎng)所分級(jí)”中，規(guī)定了不同建筑類(lèi)別需選擇使用的電線電纜阻燃級(jí)別，但考慮建筑物內(nèi)各場(chǎng)所對(duì)電線電纜阻燃級(jí)別要求的不同，使設(shè)計(jì)師在對(duì)線纜選型時(shí)無(wú)從著手，往往存在選擇阻燃級(jí)別過(guò)度保守或級(jí)別不夠的現(xiàn)場(chǎng)，兩者皆不合適，后者更會(huì)埋下火災(zāi)隱患。  

在《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50217-2007）第7章，7.0.1中規(guī)定“對(duì)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(chǎng)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(diǎn)和經(jīng)濟(jì)合理等因素，……”，7.0.6中規(guī)定“電纜多根密集配置時(shí)的阻燃性，應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《電纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)第3部分：成束電線或電纜的燃燒試驗(yàn)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(jì)合理的原則，選擇適合的阻燃性等級(jí)和類(lèi)別”，根據(jù)這兩處的規(guī)定，雖然各項(xiàng)因素均已考慮，但對(duì)設(shè)計(jì)選型者來(lái)說(shuō)，仍然存在困難。  

3.討論  

3.1材料氧指數(shù)差值試驗(yàn)  

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(shí)，建議增加室溫與電纜運(yùn)行溫度下氧指數(shù)差值的檢測(cè)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)參考ASTMD2863。  

3.2老化后成束阻燃試驗(yàn)  

由于生產(chǎn)各類(lèi)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(zhǎng)期運(yùn)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(yàn)證長(zhǎng)期運(yùn)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(duì)成束阻燃特性的驗(yàn)證試驗(yàn)。  

3.3耐火電纜應(yīng)同時(shí)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(duì)耐火電纜應(yīng)同時(shí)考核阻燃特性的呼聲應(yīng)得到有關(guān)部門(mén)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(yàn)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(lèi)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的阻燃級(jí)別，如此多的類(lèi)別，電纜業(yè)內(nèi)人士區(qū)分起來(lái)尚且不易，站在設(shè)計(jì)、用戶和市場(chǎng)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(jí)，在電線電纜上如何標(biāo)識(shí)也給線纜企業(yè)帶來(lái)了麻煩。  

4.結(jié)束語(yǔ)  

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(jì)，也應(yīng)從制造工藝、試驗(yàn)方法、電纜敷設(shè)和選型等方面找原因。電纜的設(shè)計(jì)制造、試驗(yàn)、選型和敷設(shè)，任何一個(gè)環(huán)節(jié)造成對(duì)阻燃電纜不利的影響，都會(huì)使阻燃電纜“不阻燃”，同時(shí)，也呼吁社會(huì)各界從各方面加強(qiáng)對(duì)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(jìn)社會(huì)安定安全。  

參考文獻(xiàn)：  

[1]蔡建國(guó)，范洪欣，吳長(zhǎng)順.影響電纜成束阻燃試驗(yàn)結(jié)果的原因分析與解決方案[C]//中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電線電纜專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)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(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)電線電纜專(zhuān)業(yè)委員會(huì)2012學(xué)術(shù)年會(huì)論文集.2012.25-32.  

[3]GB 31247-2014電纜及光纜燃燒性能分級(jí)[S].  

[4]GB 50217-2007電力工程電纜設(shè)計(jì)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(cè)定[S].  

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

[9]JGJ 16-2008民用建筑電氣設(shè)計(jì)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].