電線(xiàn)電纜（工頻耐壓測(cè)試儀）防火性能分析與工程應(yīng)用
2010-07-17
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目前，我國(guó)電線(xiàn)電纜設(shè)計(jì)規(guī)程所要求的防火措施，只是對(duì)電線(xiàn)電纜著火后的被動(dòng)消防。在實(shí)際施工和運(yùn)行中，由于電線(xiàn)電纜的增加、敷設(shè)的集中、施工的質(zhì)量太差等加劇了電線(xiàn)電纜火災(zāi)的危險(xiǎn)性。因此，在實(shí)際工程應(yīng)用中預(yù)防電線(xiàn)電纜火災(zāi)，必須從控制危險(xiǎn)因素著手，并運(yùn)用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)的防火措施。
1 電線(xiàn)電纜的火災(zāi)原因及其特性
電線(xiàn)電纜引發(fā)火災(zāi)的原因，主要是因?yàn)檫^(guò)負(fù)荷、短路、接觸電阻過(guò)大及外部熱源作用。在短路、局部過(guò)熱等故障狀態(tài)及外熱作用下，絕緣材料絕緣電阻下降、失去絕緣能力，甚至燃燒，進(jìn)而引發(fā)火災(zāi)；馂(zāi)中電線(xiàn)電纜的主要特性有：
（1）火災(zāi)溫度一般在800℃～1000℃，在火災(zāi)情況下，導(dǎo)線(xiàn)電纜會(huì)很快失去絕緣能力，進(jìn)而引發(fā)短路等次生電氣事故，造成更大的損失；
。2）導(dǎo)線(xiàn)電纜在規(guī)定的允許載流量下有較大的過(guò)載能力；
。3）短路狀態(tài)下，導(dǎo)線(xiàn)電纜會(huì)在瞬間引起絕緣材料熔化、燃燒，并引燃周?chē)扇嘉铩?br /> 2 電線(xiàn)電纜防火性能分析
2．1 防火機(jī)理分析
2．1．1 阻燃機(jī)理
。1）在燃燒反應(yīng)的熱作用下，位于凝聚相的阻燃劑分解吸熱， 使凝聚相內(nèi)溫度上升減慢，延緩了材料的熱分解速度；
。2）阻燃劑受熱分解后，釋放出連鎖反應(yīng)自由基阻斷劑，使火焰、連鎖反應(yīng)的分支中斷，減緩了氣相反應(yīng)速度；
。3）催化凝聚相熱分解固相產(chǎn)物，焦化層或泡沫層的形成加強(qiáng)了這些層狀硬殼阻礙熱傳遞的作用；
。4）在熱作用下，阻燃劑出現(xiàn)吸熱性相變，物理性地阻止凝聚相內(nèi)溫度升高。
2．1．2 耐火機(jī)理
（1）在電線(xiàn)電纜的絕緣和護(hù)套材料中加入某種添加劑，降低聚合物產(chǎn)生的熱量，防止聚合物分解或促進(jìn)絕緣和護(hù)套材料炭化形成保護(hù)層；
。2）在線(xiàn)芯處增加一層云母玻璃絲帶等無(wú)機(jī)絕緣材料，在絕緣和護(hù)套層被火燃蝕后，*纏包在導(dǎo)體上的云母耐火帶保護(hù)而繼續(xù)通電，從而在著火時(shí)保持一定時(shí)間的正常運(yùn)行。
2．1．3 礦物絕緣電纜機(jī)理
利用金屬水合物的吸收效應(yīng)使電纜具有阻燃性。例如：用Al（OH）3和Mg（OH）：作為阻燃劑，高溫作業(yè)下Al（OH）3為34．6％，Mg（OH）z為31％，（見(jiàn)反應(yīng)式1及反應(yīng)式2），反應(yīng)分解為吸熱反應(yīng)，因而可以抑制高聚物的燃燒。
2AI（OH）3--*Alz03+3H20-2648KJ （1）
Mg（OH）2--～MgO+H20-93．3KJ （2）
2．2 電線(xiàn)電纜燃燒特性分類(lèi)及其標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)
電線(xiàn)電纜根據(jù)其本身具有的燃燒特性，可分為普通電線(xiàn)電纜、阻燃電線(xiàn)電纜、耐火電線(xiàn)電纜、無(wú)鹵低煙電線(xiàn)電纜及礦物絕緣電纜。
。1）阻燃電線(xiàn)電纜指難以著火并具有防止或延緩火焰蔓延能力的電線(xiàn)電纜。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)為GB／T18380．3（等同于IEC60332-1999）；
。2）耐火電線(xiàn)電纜指在規(guī)定溫度和時(shí)間的火焰燃燒下，仍能保持線(xiàn)路完整性的電線(xiàn)電纜。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)為GB／T12666．6（等效于IEC60331-21-1999）；
（3）無(wú)鹵低煙電線(xiàn)電纜分為阻燃型和阻燃耐火型兩種。阻燃型指材料不含鹵素，燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵較少并且具有阻止或延緩火焰蔓延的電線(xiàn)電纜。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)有GB／T17650．2（等同于IEC60754-2）、GB／T17651．2（等同于IEC61034-2）和GB／T18380．3（等同于EC60332-3）三項(xiàng)。阻燃耐火型在以上的基礎(chǔ)上還需滿(mǎn)足保持線(xiàn)路完整性的要求，同時(shí)常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)增加了GB／T12666．6（等效于IEC60331）；
。4）礦物絕緣電纜在火焰中具有不燃和無(wú)煙無(wú)毒的性能，其本身不會(huì)因短路而引起火災(zāi)。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)除GB／T12666．6耐火試驗(yàn)外，還應(yīng)針對(duì)火災(zāi)實(shí)際情況，參照英國(guó)BS標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)電纜的試驗(yàn)有抗噴淋水和抗機(jī)械撞擊（重物墜落）能力的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時(shí)，可以參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《額定電壓750V及以下礦物絕緣電纜及終端》（GBl3033-1991）。
3 電線(xiàn)電纜在防火工程設(shè)4"1-中的應(yīng)用
3．1 電線(xiàn)電纜的選用
3．1．1 選用原則
一般的用電系統(tǒng)，只需滿(mǎn)足非火災(zāi)條件下的使用，故可按一般要求選用。而消防用電設(shè)備的供電線(xiàn)路，必須滿(mǎn)足消防設(shè)備在火災(zāi)時(shí)的連續(xù)供電時(shí)間，保證線(xiàn)路的完整性及系統(tǒng)正常運(yùn)行。同時(shí)，還須考慮電線(xiàn)電纜的火災(zāi)危險(xiǎn)性，避免因短路、過(guò)載而成為火源，在外火的作用下應(yīng)不助長(zhǎng)火災(zāi)蔓延，能有效降低有機(jī)絕緣層分解的有害氣體，避免“二次災(zāi)害”的產(chǎn)生。
3．1．2 非消防電氣線(xiàn)路的選用
。1）普通設(shè)備線(xiàn)路穿管敷設(shè)時(shí)，可采用普通電線(xiàn)；直埋敷設(shè)和穿管暗敷時(shí)，可采用普通電纜；
（2）電線(xiàn)電纜成束敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采用阻燃電線(xiàn)電纜；
。3）用于特級(jí)、一級(jí)場(chǎng)所的電線(xiàn)電纜應(yīng)采用無(wú)鹵低煙型，用于二級(jí)場(chǎng)所的電線(xiàn)電纜宜采用無(wú)鹵低煙型；
。4）用于木結(jié)構(gòu)公共建筑，特級(jí)、一級(jí)場(chǎng)所中特別重要負(fù)荷的電源主干線(xiàn)路，宜采用礦物絕緣電纜。
3．1．3 消防電氣線(xiàn)路的選用
（1）消防設(shè)備用電時(shí)間長(zhǎng)（≥1h），配電線(xiàn)路明敷或暗敷時(shí)，應(yīng)采用耐火電線(xiàn)或礦物絕緣電纜；電線(xiàn)在金屬線(xiàn)槽內(nèi)明敷或穿金屬管、阻燃型硬質(zhì)塑料管暗敷時(shí)，應(yīng)采用阻燃耐火電線(xiàn)；電線(xiàn)在耐火金屬線(xiàn)槽內(nèi)明敷或穿涂有防火涂料的金屬管時(shí)，可采用阻燃電線(xiàn)；由變配電所（或總配電室）引至消防設(shè)備的電源主干線(xiàn)應(yīng)采用阻燃耐火電纜或礦物絕緣電纜；
（2）用電時(shí)間較長(zhǎng)（≤1h），配電線(xiàn)路明敷時(shí)可采用礦物絕緣電纜；埋墻（保護(hù)層厚度不應(yīng)小于30mm）暗敷、耐火電纜橋架敷設(shè)或云母絕緣耐火電纜封閉式金屬橋架敷設(shè)時(shí)，可采用普通電線(xiàn)電纜；
（3）用電時(shí)間短（～<20min），配電線(xiàn)路穿金屬管或封閉式金屬線(xiàn)槽并涂防火涂料，云母絕緣耐火電纜明敷設(shè)時(shí)，可采用普通電線(xiàn)電纜。
3．2 消防設(shè)備電氣配線(xiàn)措施
3．2．1 配線(xiàn)原則
消防設(shè)備應(yīng)采用耐火耐熱配線(xiàn)設(shè)計(jì)，以確保配電線(xiàn)路的完整性、耐火性。在符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定的前提下，導(dǎo)線(xiàn)截面選擇應(yīng)適當(dāng)放寬，以避免由于火災(zāi)過(guò)程中環(huán)境溫度上升引起導(dǎo)體電阻增大以致壓降增大，影響消防設(shè)備功能的發(fā)揮。
3．2．2 基本配線(xiàn)措施
（1）當(dāng)線(xiàn)路暗敷設(shè)時(shí)，采用普通電線(xiàn)電纜穿金屬管或阻燃型硬質(zhì)塑料管（氧指數(shù)30）埋設(shè)在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且穿管暗敷保護(hù)（層厚度30ram）；
。2）當(dāng)線(xiàn)路明敷設(shè)時(shí)，穿金屬管或金屬防火涂料以提高線(xiàn)路的耐燃性能，或是直接采用阻燃電線(xiàn)電纜和銅線(xiàn)槽保護(hù)，且應(yīng)采用皮防火電纜等，并敷設(shè)在電纜豎井或吊頂內(nèi)有防火措施的封閉式線(xiàn)槽內(nèi)；
。3）當(dāng)配電線(xiàn)路采用絕緣層和護(hù)套為不延燃的電纜并敷設(shè)在井內(nèi)（同時(shí)要采用金屬線(xiàn)槽密封），可不穿金屬管保護(hù)；但當(dāng)與延燃電纜敷設(shè)在同一豎井時(shí)，兩者間應(yīng)用耐火材料隔開(kāi)；
。4）建筑物吊頂內(nèi)的消防電氣線(xiàn)路采用金屬管或金屬線(xiàn)槽布線(xiàn)；在難燃型材料吊頂內(nèi)，可采用難燃型（氧指數(shù)50）硬質(zhì)塑料管、塑料線(xiàn)槽布線(xiàn)；
（5）配電線(xiàn)路不得穿越風(fēng)管內(nèi)腔或敷設(shè)在風(fēng)管外壁上，穿金屬管保護(hù)的配電線(xiàn)路可緊貼風(fēng)管外壁敷設(shè)；悶頂內(nèi)有可燃物時(shí)，其配電線(xiàn)路應(yīng)采用金屬管保護(hù)。
3．3 工程應(yīng)用中的防火措施
在工程應(yīng)用中，消防設(shè)備分系統(tǒng)的配線(xiàn)十分關(guān)鍵，是系統(tǒng)在整個(gè)工程中發(fā)揮防火功能的保障。下文以火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)配線(xiàn)和消防電梯配線(xiàn)為例介紹消防設(shè)備分系統(tǒng)的配線(xiàn)保護(hù)。
。1）火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)配線(xiàn)保護(hù)
火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的傳輸線(xiàn)路應(yīng)采用穿金屬管、經(jīng)阻燃處理（氧指數(shù)35％）的硬質(zhì)塑料管或封閉式防火線(xiàn)槽保護(hù)；消防控制、通信和警報(bào)線(xiàn)路在暗敷時(shí)采用阻燃型電線(xiàn)穿保護(hù)管敷設(shè)在不燃結(jié)構(gòu)層內(nèi)（保護(hù)層厚度30mm），或按基本配線(xiàn)措施（1）和（2）處理；總線(xiàn)制系統(tǒng)的干線(xiàn)，需考慮更高的防火要求，可采用耐火電纜敷設(shè)在耐火電纜橋架內(nèi)，或選用銅皮防火型電纜；
。2）消防電梯配電線(xiàn)路消防電梯一般由高層建筑底層的變電所敷設(shè)兩路專(zhuān)線(xiàn)配電至位于頂層的電梯機(jī)房，線(xiàn)路較長(zhǎng)且路由復(fù)雜。為提高供電可*性，消防電梯配電線(xiàn)路應(yīng)盡可能采用耐火電纜；當(dāng)有供電可*性特殊要求時(shí)，兩路配電專(zhuān)線(xiàn)中一路可選用銅皮防火型電纜；垂直敷設(shè)的配電線(xiàn)路應(yīng)盡量設(shè)在電氣豎井內(nèi)，并考慮基本配線(xiàn)措施。
3．4 電纜線(xiàn)路敷設(shè)的防火措施
3．4．1 防火原則
電纜線(xiàn)路敷設(shè)防火的基本原則是：
（1）防止電纜著火，著火后不延燃；
（2）沿電纜路徑或易燃區(qū)段采取有效的防堵消防措施；
（3）實(shí)現(xiàn)電纜本身難燃化。
3．4．2 防火措施
（1）電纜在下列情況下敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采取防火封堵措施。
①電纜穿過(guò)不同的防火分區(qū)時(shí)；②電纜沿豎井垂直敷設(shè)穿越樓板處，超高層建筑應(yīng)每層進(jìn)行封堵，其他建筑可每隔2～3層進(jìn)行封堵；③電纜隧道、電纜溝、電纜間的隔墻處；④穿越耐火極限不小于lh的隔墻處；⑤穿越建筑物的隔墻處；⑥至建筑物入口處，或至配電間、控制室的溝道人口處；⑦電纜引至電氣柜、盤(pán)或控制屏、臺(tái)的開(kāi)口部位；
。2）遠(yuǎn)離熱源和火源
電纜道溝應(yīng)盡可能遠(yuǎn)離蒸汽及油管道；可燃?xì)怏w和可燃液體管溝，不應(yīng)敷設(shè)電纜；若敷設(shè)在熱力管溝中應(yīng)采取隔熱措施。在具有爆炸和火災(zāi)危險(xiǎn)的環(huán)境中不應(yīng)敷設(shè)電氣；
。3）設(shè)置火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)
根據(jù)實(shí)際情況，選擇適當(dāng)?shù)膱?bào)警探頭和適合電纜層特點(diǎn)的報(bào)警系統(tǒng)。目前在電纜溝、管道井使用較為廣泛的是線(xiàn)性（或稱(chēng)纜式）感溫探測(cè)器；
。4）高壓水噴霧滅火
在電纜廊道、電纜密集的地區(qū)，采用一般的滅火材料比較困難，宜采用高壓水噴霧滅火方式。為使水噴霧滅火及時(shí)有效地發(fā)揮作用，需配置高靈敏度的監(jiān)測(cè)及控制系統(tǒng)。在大型建筑物內(nèi)及電纜隧道中采用此法*；
。5）加強(qiáng)電纜層（井）的通風(fēng)
積極利用自然通風(fēng)條件，盡可能在電纜層*外墻部位設(shè)置通風(fēng)口（通風(fēng)口的具體設(shè)置可以結(jié)合火災(zāi)撲救時(shí)的突破口）。同時(shí)還應(yīng)建立不間斷供電的機(jī)械排煙系統(tǒng)，以便在火災(zāi)初期通過(guò)自動(dòng)報(bào)警聯(lián)動(dòng)打開(kāi)排煙風(fēng)機(jī)。
4 工程應(yīng)用問(wèn)題分析
。1）目前我國(guó)沒(méi)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只是依據(jù)GBl2666．6對(duì)耐火特性進(jìn)行檢驗(yàn)。耐火特性*，不能夠說(shuō)明耐火電纜質(zhì)量好，其電性能如何?機(jī)械性如何?而且實(shí)驗(yàn)室單一火源的耐火試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際火災(zāi)影響因素有一定差距，因此對(duì)耐火電纜應(yīng)進(jìn)行全面檢驗(yàn)，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；
（2）現(xiàn)行規(guī)范有關(guān)消防設(shè)備配電線(xiàn)路的規(guī)定中，應(yīng)細(xì)化各種配電電線(xiàn)電纜的使用要求，補(bǔ)充新型耐火電纜的內(nèi)容，給出更多的選擇余地。特別是礦物絕緣電纜，在規(guī)范中應(yīng)明確規(guī)定可將其作為消防用電設(shè)備的配電線(xiàn)纜明敷或暗敷使用。
5 結(jié)束語(yǔ)
綜上分析，電線(xiàn)電纜的正確選擇和合理配線(xiàn)直接關(guān)系到建筑的防火安全。在工程應(yīng)用中應(yīng)該加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化，制定科學(xué)、具體的方案，為工程設(shè)計(jì)中電線(xiàn)電纜防火和消防設(shè)備電氣配線(xiàn)提供依據(jù)，使其做到安全可靠、技術(shù)*、經(jīng)濟(jì)合理，有效防止電線(xiàn)電纜引起的火災(zāi)，減少在火災(zāi)中造成的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
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