阻燃電纜耐火電纜結(jié)構(gòu)、特性、選用

近年來，全球范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)火災(zāi)事故中，由于電力電纜著火而導(dǎo)致電力系統(tǒng)供電中斷的比例有上升趨勢。因此在發(fā)電廠、變電站等有大量電氣設(shè)備及密集敷設(shè)大量電纜的場所采用阻燃電纜阻止火勢蔓延，采用耐火電纜保證重要回路的不間斷供電顯得日益重要。而有些電氣設(shè)計人員對阻燃電纜及耐火電纜的概念分辨不清，對二者的結(jié)構(gòu)及特性不甚了解，從而導(dǎo)致無法根據(jù)供電要求正確設(shè)計選用這兩種電纜，在現(xiàn)場進(jìn)行設(shè)計代理或監(jiān)理工作時不能正確指導(dǎo)這兩種電纜的敷設(shè)施工。因此，全面正確地了解阻燃及耐火電纜是正確選用它們的首要條件。
    1阻燃電纜
    阻燃電纜是指：在規(guī)定試驗條件下，試樣被燃燒，在撤去試驗火源后，火焰的蔓延僅在限定范圍內(nèi)，殘焰或殘灼在限定時間內(nèi)能自行熄滅的電纜。它的根本特性是：在火災(zāi)情況下有可能被燒壞而不能運行，但可阻止火勢的蔓延。通俗地講，電纜萬一失火，能夠把燃燒限制在局部范圍內(nèi)，不產(chǎn)生蔓延，保住其他的各種設(shè)備，避免造成更大的損失。
    1.1阻燃電纜的結(jié)構(gòu)特點
    阻燃電纜的結(jié)構(gòu)和普通電纜基本相同，不同之處在于它的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用阻燃材料。
    1.2阻燃電纜的分類
    根據(jù)電纜阻燃材料的不同，阻燃電纜分為含鹵阻燃電纜及無鹵低煙阻燃電纜兩大類。
    其中含鹵阻燃電纜的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用含鹵的聚乙烯（PVC）阻燃材料，因而具有良好的阻燃特性。但是在電纜燃燒時會釋放大量的濃煙和鹵酸氣體，鹵酸氣體對周圍的電氣設(shè)備有腐蝕性危害，救援人員需要帶上防毒面具才能接近現(xiàn)場進(jìn)行滅火。電纜燃燒時給周圍電氣設(shè)備以及救援人員造成危害，不利于滅火救援工作，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的“二次危害”。
    而無鹵低煙阻燃電纜的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用的是不含鹵的交聯(lián)聚乙烯（XLPE）阻燃材料，不僅具有更好的阻燃特性，而且在電纜燃燒時沒有鹵酸氣體放出，電纜的發(fā)煙量也小，電纜燃燒產(chǎn)生的腐蝕性氣體也纜阻燃性和降低鹵酸氣體發(fā)生量之間采取折衷的方式開發(fā)出了低鹵低煙阻燃電纜。它的含鹵量約為含鹵阻燃電纜的1／3左右。發(fā)煙量也接近于公認(rèn)的“低煙”水平。
    根據(jù)《電線電纜燃燒試驗方法》的規(guī)定，采用成束燃燒試驗方法考核的阻燃電纜分為A、B、C3類，其中A類電纜試驗條件最苛刻，性能較B、C類更優(yōu)，價格也最貴。
    為實現(xiàn)電纜的阻燃或提高電纜的阻燃級別，人們研制開發(fā)出擠包所謂“隔氧層”或“隔火層”作為填充或繞包隔火阻燃包帶（隔火層）等新型結(jié)構(gòu)的阻燃電纜，并把這種電纜叫做“隔氧（火）層”電纜。其主要原理是在材料中添加了金屬水合物成份，也可分別實現(xiàn)低鹵低煙、無鹵低煙和電纜的阻燃化。但是，所謂“隔氧層”和“隔火層”只是實現(xiàn)電纜阻燃的一種手段，歸根到底它還是一種阻燃電纜，其所能達(dá)到的最高阻燃級別也是A類。因此，不能把阻燃電纜叫做“隔氧層”電纜，而只能說“隔氧層”電纜是一種阻燃電纜。
    1.3選用時注意的問題
    設(shè)計人員應(yīng)該根據(jù)阻燃電纜的具體特性對阻燃電纜進(jìn)行設(shè)計選用及敷設(shè)施工，并應(yīng)注意以下幾個問題：
    （1）由于含鹵阻燃電纜（包括阻燃電纜、低鹵低煙阻燃電纜）在燃燒時會釋放具有腐蝕性的鹵酸氣體，大大阻礙消防工作從而耽誤救火時間并加劇火勢蔓延，因此在人口密度較高的公眾場所應(yīng)盡量設(shè)計選用無鹵低煙阻燃電纜。在人口密度較小的作業(yè)區(qū)可以選用任意一種阻燃電纜。
    （2）阻燃電纜分為A、B、C3類，其中A類阻燃電纜性能較B、C類更優(yōu)，價格也最貴。設(shè)計人員提供訂貨清冊時應(yīng)標(biāo)明阻燃電纜的類別。
    （3）從外觀上無法區(qū)分阻燃電纜的A、B、C類別，只有靠制造廠家進(jìn)行供貨保證，因此在設(shè)計選用時應(yīng)慎重選擇電纜制造廠家。
    （4）無鹵低煙阻燃電纜與含鹵阻燃電纜相比，有低腐蝕、低煙的優(yōu)點，但電性能及機械性能明顯降低，所以在進(jìn)行電纜敷設(shè)時，無鹵低煙阻燃電纜應(yīng)較含鹵阻燃電纜有更大的彎曲半徑。
    （5）在進(jìn)行電纜敷設(shè)設(shè)計時，不宜將非阻燃電纜和阻燃電纜并列敷設(shè)，不宜將不同阻燃類別的阻燃電纜并列敷設(shè)。
    2耐火電纜系列
    耐火電纜是指：在規(guī)定試驗條件下，試樣在火焰中被燃燒，在一定時間內(nèi)仍能保持正常運行的性能。它的根本特性就是：電纜在燃燒條件下仍然能維持該線路一段時間的正常工作。通俗地講就是，萬一失火，電纜不會一下就燃燒，回路比較安全。因此耐火電纜與阻燃電纜的主要區(qū)別是：耐火電纜在火災(zāi)發(fā)生時能維持一段時間的正常供電，而阻燃電纜不具備這個特性。
    這個特性決定了耐火電纜在現(xiàn)代都市及工業(yè)建筑中起著重要的作用，因為一旦火災(zāi)發(fā)生，控制、監(jiān)視、導(dǎo)引及報警等系統(tǒng)供電回路必須維持正常工作。因此，該電纜主要使用在應(yīng)急電源至用戶消防設(shè)備、火災(zāi)報警設(shè)備、通風(fēng)排煙設(shè)備、導(dǎo)行燈、緊急電源插座、緊急用電梯等供電回路。
    2.1耐火電纜的結(jié)構(gòu)特點
    耐火電纜的結(jié)構(gòu)和普通電纜基本相同，不同之處在于耐火電纜的導(dǎo)體采用耐火性能好的銅導(dǎo)體（銅的熔點為1083℃），并在導(dǎo)體和絕緣層間增加耐火層。耐火層由多層云母帶繞包而成。因為不同云母帶的允許工作溫度差異較大，因此電纜耐火性能的關(guān)鍵是云母帶。
    2.2耐火電纜的分類
    在中國普通耐火電纜分為A類和B類：B類電纜能夠在750℃～800℃的火焰中和額定電壓下耐受燃燒至少90min而電纜不被擊穿（即3A保險絲不熔斷）。在改進(jìn)耐火層制造工藝和增加耐火層等方法的基礎(chǔ)上又研制了A類耐火電纜，它能夠在950℃～1000℃的火焰中和額定電壓下耐受燃燒至少90min而電纜不被擊穿（即3A保險絲不熔斷）。A類耐火電纜的耐火性能優(yōu)于B類。
    另外，礦物絕緣電纜是耐火電纜中性能較優(yōu)的一種，它是由銅芯、銅護(hù)套、氧化鎂絕緣材料加工而成的，簡稱MI（minerlinsulatedcables）電纜。該電纜完全由無機物構(gòu)成耐火層，而普通耐火電纜的耐火層是由無機物與一般有機物復(fù)合而成，因此MI電纜的耐火性能較普通耐火電纜更優(yōu)且不會因燃燒而分解產(chǎn)生腐蝕性氣體。MI電纜具有良好的耐火特性且可以長期工作在250℃高溫之下，同時還有防爆、耐腐蝕性強、載流量大、耐輻射、機械強度高、體積小、重量輕、壽命長、無煙的特點。但價格貴、工藝復(fù)雜、施工難度大，在油灌區(qū)、重要木結(jié)構(gòu)公共建筑、高溫場所等耐火要求高且經(jīng)濟性可以接受的場合，可采用這種耐火性能好的電纜。
    2.3選用時注意的問題
    根據(jù)耐火電纜的具體特性，設(shè)計人員在設(shè)計選用時應(yīng)注意以下幾個問題：
   （1）當(dāng)耐火電纜用于電纜密集的電纜隧道、電纜夾層中，或位于油管、油庫附近等易燃場所時，應(yīng)首先選用A類耐火電纜。除上述情況外且電纜配置數(shù)量少時，可采用B類耐火電纜。
   （2）耐火電纜大多用作應(yīng)急電源的供電回路，要求火災(zāi)時正常工作。由于火災(zāi)時環(huán)境溫度急劇上升，為保證線路的輸送容量，降低壓降，對于供電線路較長且嚴(yán)格限定允許電壓降的回路，應(yīng)將耐火電纜截面至少放大一檔。
   （3）耐火電纜不能當(dāng)作耐高溫電纜使用。
   （4）為降低電纜接頭在火災(zāi)事故中的故障機率，在安裝中應(yīng)盡量減少接頭數(shù)量，以保證線路在火災(zāi)中能正常工作。如果需要做分支接線，應(yīng)對接頭做好防火處理。