关于防火电缆防火性能的思考

关于防火电缆防火性能的思考

马文贺

（天津六〇九电缆有限公司天津301700）

摘要：电力线路在现代社会生产生活中十分常见，因为电线电缆使用、管理不当引发的火灾事故也常有发生。加强电线电缆防火性能研究，对于提高电力系统防火水平保障消防安全具有十分重要的意义。文章围绕电线电缆防火性能有关问题进行分析和探讨，首先分析了电线电缆的起火因素以及相关特性，其次对电线电缆防火阻燃性能的产生与检测进行了详细阐述，最后从消防安全角度对电线电缆的具体应用进行了讨论。

关键词：电线电缆；防火性能；机理；防火措施；防火应用

引言

现代社会，电力的广泛应用在促进社会生产力的发展的同时，也给消防安全带来了威胁。作为电力系统中不可或缺的重要组成，电线电力的消防水平对系统的消防安全水平有着直接影响。大量火灾事故调查结果显示，电线电缆存在消防缺陷是引发火灾事故的重要原因。当前，我国关于电线电缆的消防安全思想属于被动消防，其采取的防火措施只是从火灾发生后抑制火灾影响范围扩散而制定的。这种被动型的消防原则使得电线电缆防火能力有限，而受实际施工过程中电线电缆数量多、分布密度大、施工质量不稳定等因素的影响，电线电缆发生火灾的可能性进一步增加。因此，要提高电线电缆消防防火能力，就必须加强电线电缆火灾隐患防控管理，通过行之有效的技术措施和严格的标准要求，最大限度降低电线电缆发生火灾的可能性以及提高在高温、明火等环境下的耐受能力。

1电线电缆起火因素分析

现代电缆工程中用于绝缘和护套的材质，大部分为有机高分子聚合物，其特点为容易成型，机械性能和电性能均较好。尤以聚乙烯、聚氯乙烯及各类橡皮材料最为常见。但在电缆运行环境中局部有高温热源时，当温度达到或超过高分子材料的额定工作温度时将会发生材料的熔融现象并达到着火燃烧点，引燃附近电线电缆并迅速蔓延。电线电缆的起火原因有以下几点：

（1）电线电缆载流量设计不当，引起部分线路超负荷运行，局部升温引起自燃；

（2）电力系统安装施工过程中，电线电缆敷设混杂造成保护层损伤、漏电，引发火灾；

（3）电线电缆绝缘材料性能不达标，使得绝缘层耐高温能力下降，造成热老化；

（4）靠近高温热源时，由于电线电缆材料本身防火性能不足而引发的电缆着火；

因此，为保障建筑物的安全、减少电气火灾造成的危害、保证人民生命财产的安全，需要设计先进、可靠、经济的电线电缆产品。

2电线电缆防火性能分析

电线电缆材料的防火性能主要是由其构成的原料性能决定。电线电缆材料主要存在易燃、易老化等问题，因此设计电线电缆时需要考虑其所需的防火要求，选取耐火、阻燃防火等级高的材料。各类电线电缆绝缘护套材料中，聚氯乙烯和聚乙烯被广泛使用。然而，普通聚氯乙烯和聚乙烯的额定温度为70℃并且极易燃烧。所以，通过试验各类配方研究阻燃的聚烯烃电线电缆材料，成为近年来防火材料研究的热点。

2.1防火机理

1）阻燃机理

电线电缆的阻燃能力的形成在于绝缘层材料在加工生产过程中添加了阻燃剂，从而使得当火灾发生时绝缘层的性质、表现发生了改变，进而达到阻燃的效果。

①吸热作用。当火灾发生时，电线电缆绝缘层受高温影响发生热裂解，破坏绝缘层结构，这是绝缘层绝缘能力下降的直接原因。而添加了阻燃剂后，在高温状态下阻燃剂发生分解反应，反应过程中吸收大量的热，从而降低绝缘层温度，延缓了材料的热分解速度；此外，在高温环境下，阻燃剂相发生改变，同时吸收大量热，这一物理变化也是延缓绝缘层内部温度升高的一个重要因素。

②中止反应。阻燃剂受热分解后，会产生大量具有阻断效果的物质。这些物质与燃烧反应物发生反应，阻止了燃烧反应继续进行，起到了抑制火灾的作用。

③产生隔离层。绝缘层受热发生裂解反应，生成的产物会在电缆电线表层形成坚硬的隔层，从而将尚未反应的材料部分与外界隔离，降低热传导速度，延缓绝缘层热裂解的过程。

耐火机理。

①电线电缆耐火性能主要是通过在电线电缆的绝缘和护套材料中加入某种添加剂而实现的，在火灾环境下，该添加剂可以有效降低聚合物产生的热量，防止聚合物分解或促进绝缘和护套材料炭化形成保护层。

②物理隔离是提高电线电缆耐火性能的另一种方法。目前常用的方法是使用云母玻璃丝带包覆在线芯金属周围，通过云母玻璃丝带所具有的耐高温、绝缘效果提高电线电缆的耐高温能力，使之在高温环境下可以正常工作一段时间。

矿物绝缘电缆机理。

这种提高电线电缆阻燃能力的方法是借助了金属水合物的吸收效应。下面以氢氧化铝和氢氧化镁两种金属水合物为例，在高温环境下，氢氧化铝和氢氧化镁受热分解，分别生成氧化铝和水、氧化镁和水，并同时吸收大量的热。

2.2防火性能设计

根据阻燃特性、耐火特性可将电线电缆分为普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆、矿物绝缘电缆。因此，对于这三种具备防火性能的电线电缆设计需要严格按照国家规定标准进行。

（1）阻燃电线电缆在火灾发生时，绝缘层因添加的阻燃剂使得火焰难以形成，减小了火灾发生时的危险，其试验标准为GB/T18380.3。

（2）耐火电线电缆则是在火灾发生时，高温条件下导体保护层能在一段时间内保持供电的运行稳定，其试验标准为GB/T12666.6。

（3）矿物绝缘电缆则是一种新型防火电线电缆，其本身具有阻燃、耐火特性，同时不会形成烟雾和有毒气体。其试验标准不仅是常用的GB/T12666.6，同时还需参考GB/T13033.1标准进行试验。

3电线电缆在防火工程中的应用

3.1电线电缆的选用

选用原则：消防工程中使用电线电缆，除了要满足一般电线电缆的使用要求外，还要具有与设计标准相符合的防火等级，以保证其在火灾发生条件下正常工作，保障必须的电力供应，将火灾损失降到最低限度。

非消防电气线路的选用要求：（1）对于没有特殊要求的常规线路，使用普通电线电缆进行敷设，如果是采用直埋或穿管暗敷的敷设方式的话，也可以使用普通电缆；（2）如果是多条电线电缆集成一束进行敷设，由于集束电缆工作状态下温度更高，宜使用阻燃电线电缆；（3）对于特级、一级场所等消防安全要求严格的场所，应该使用无卤低烟型；（4）对于木制结构公共建筑，特级、一级场所中承担着主干线路职责，负荷水平高的线路应使用矿物绝缘电缆。

3.2电缆线路敷设的防火措施

做好防火封堵措施：对于电力线路穿过多个区域的情况，要做好线路穿经途中不同区域间的封堵处理，做好消防隔离，避免发生火灾时火势沿线路扩散。

确保电力线路与热源和火源间的安全距离：在敷设电力线路时，要注意与附近存在的热源、火源间的距离足够安全，避免热源、火源给电力线路带来的不安全因素。在某些易燃易爆环境下不能进行电气线路敷设。

消防电气线路的选用要求：（1）对于消防设备用电时间超过1小时的情况，根据敷设方式选择电线电缆类型。（2）对于消防设备用电时间小于1小时，大于20分钟的场合，电线电缆负荷略小，对电线电缆的绝缘阻燃耐火等级要求也较低。（3）对于消防设备用电时间小于20分钟的场合，常规电线电缆的应用范围较广，比如配电线路穿金属管或封闭式金属线槽并涂防火涂料，云母绝缘耐火电缆明敷设等情况，均可使用常规电线电缆。

结语

消防安全重于泰山。电线电缆起火因素和起火后形成的危险源都较多。在使用、管理电线电缆过程中，必须高度重视电线电缆的防火性能。根据具体应用环境正确选择电线电缆的种类、规格，既要满足使用技术要求，又要考虑经济成本。要加强电力线路的日常维护管理，确保电线电缆长期处于正常工作状态，加强巡视检查，及时排除异常情况，将火灾隐患消灭于起始状态，从而有效预防电线电缆火灾事故发生，保障人民群众的生命财产安全和国家经济、社会秩序安定和谐。

参考文献：

[1]黄平.浅析电线电缆的防火对策[J].科技与生活，2010.

[2]庞钧.从典型火灾事故谈电线电缆的防火措施[J].消防科学与技术，2012