電線電纜（工頻耐壓測試儀）防火性能分析與工程應(yīng)用
2010-07-17
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目前，我國電線電纜設(shè)計規(guī)程所要求的防火措施，只是對電線電纜著火后的被動消防。在實際施工和運行中，由于電線電纜的增加、敷設(shè)的集中、施工的質(zhì)量太差等加劇了電線電纜火災(zāi)的危險性。因此，在實際工程應(yīng)用中預(yù)防電線電纜火災(zāi)，必須從控制危險因素著手，并運用相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，采取相應(yīng)的防火措施。
1 電線電纜的火災(zāi)原因及其特性
電線電纜引發(fā)火災(zāi)的原因，主要是因為過負(fù)荷、短路、接觸電阻過大及外部熱源作用。在短路、局部過熱等故障狀態(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)線電纜會很快失去絕緣能力，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)線電纜在規(guī)定的允許載流量下有較大的過載能力；
。3）短路狀態(tài)下，導(dǎo)線電纜會在瞬間引起絕緣材料熔化、燃燒，并引燃周圍可燃物。
2 電線電纜防火性能分析
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）在線芯處增加一層云母玻璃絲帶等無機(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，從而在著火時保持一定時間的正常運行。
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 電線電纜燃燒特性分類及其標(biāo)準(zhǔn)試驗
電線電纜根據(jù)其本身具有的燃燒特性，可分為普通電線電纜、阻燃電線電纜、耐火電線電纜、無鹵低煙電線電纜及礦物絕緣電纜。
。1）阻燃電線電纜指難以著火并具有防止或延緩火焰蔓延能力的電線電纜。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗為GB／T18380．3（等同于IEC60332-1999）；
。2）耐火電線電纜指在規(guī)定溫度和時間的火焰燃燒下，仍能保持線路完整性的電線電纜。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗為GB／T12666．6（等效于IEC60331-21-1999）；
（3）無鹵低煙電線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，燃燒時產(chǎn)生的煙塵較少并且具有阻止或延緩火焰蔓延的電線電纜。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗有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。阻燃耐火型在以上的基礎(chǔ)上還需滿足保持線路完整性的要求，同時常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗增加了GB／T12666．6（等效于IEC60331）；
（4）礦物絕緣電纜在火焰中具有不燃和無煙無毒的性能，其本身不會因短路而引起火災(zāi)。常用的標(biāo)準(zhǔn)試驗除GB／T12666．6耐火試驗外，還應(yīng)針對火災(zāi)實際情況，參照英國BS標(biāo)準(zhǔn)中對電纜的試驗有抗噴淋水和抗機(jī)械撞擊（重物墜落）能力的標(biāo)準(zhǔn)要求。同時，可以參照國家標(biāo)準(zhǔn)《額定電壓750V及以下礦物絕緣電纜及終端》（GBl3033-1991）。
3 電線電纜在防火工程設(shè)4"1-中的應(yīng)用
3．1 電線電纜的選用
3．1．1 選用原則
一般的用電系統(tǒng)，只需滿足非火災(zāi)條件下的使用，故可按一般要求選用。而消防用電設(shè)備的供電線路，必須滿足消防設(shè)備在火災(zāi)時的連續(xù)供電時間，保證線路的完整性及系統(tǒng)正常運行。同時，還須考慮電線電纜的火災(zāi)危險性，避免因短路、過載而成為火源，在外火的作用下應(yīng)不助長火災(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 非消防電氣線路的選用
。1）普通設(shè)備線路穿管敷設(shè)時，可采用普通電線；直埋敷設(shè)和穿管暗敷時，可采用普通電纜；
。2）電線電纜成束敷設(shè)時，應(yīng)采用阻燃電線電纜；
。3）用于特級、一級場所的電線電纜應(yīng)采用無鹵低煙型，用于二級場所的電線電纜宜采用無鹵低煙型；
。4）用于木結(jié)構(gòu)公共建筑，特級、一級場所中特別重要負(fù)荷的電源主干線路，宜采用礦物絕緣電纜。
3．1．3 消防電氣線路的選用
。1）消防設(shè)備用電時間長（≥1h），配電線路明敷或暗敷時，應(yīng)采用耐火電線或礦物絕緣電纜；電線在金屬線槽內(nèi)明敷或穿金屬管、阻燃型硬質(zhì)塑料管暗敷時，應(yīng)采用阻燃耐火電線；電線在耐火金屬線槽內(nèi)明敷或穿涂有防火涂料的金屬管時，可采用阻燃電線；由變配電所（或總配電室）引至消防設(shè)備的電源主干線應(yīng)采用阻燃耐火電纜或礦物絕緣電纜；
。2）用電時間較長（≤1h），配電線路明敷時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，可采用普通電線電纜；
（3）用電時間短（～<20min），配電線路穿金屬管或封閉式金屬線槽并涂防火涂料，云母絕緣耐火電纜明敷設(shè)時，可采用普通電線電纜。
3．2 消防設(shè)備電氣配線措施
3．2．1 配線原則
消防設(shè)備應(yīng)采用耐火耐熱配線設(shè)計，以確保配電線路的完整性、耐火性。在符合有關(guān)技術(shù)規(guī)定的前提下，導(dǎo)線截面選擇應(yīng)適當(dāng)放寬，以避免由于火災(zāi)過程中環(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 基本配線措施
。1）當(dāng)線路暗敷設(shè)時，采用普通電線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)線路明敷設(shè)時，穿金屬管或金屬防火涂料以提高線路的耐燃性能，或是直接采用阻燃電線電纜和銅線槽保護(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槽內(nèi)；
（3）當(dāng)配電線路采用絕緣層和護(hù)套為不延燃的電纜并敷設(shè)在井內(nèi)（同時要采用金屬線槽密封），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，兩者間應(yīng)用耐火材料隔開；
。4）建筑物吊頂內(nèi)的消防電氣線路采用金屬管或金屬線槽布線；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、塑料線槽布線；
。5）配電線路不得穿越風(fēng)管內(nèi)腔或敷設(shè)在風(fēng)管外壁上，穿金屬管保護(hù)的配電線路可緊貼風(fēng)管外壁敷設(shè)；悶頂內(nèi)有可燃物時，其配電線路應(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)的配線十分關(guān)鍵，是系統(tǒng)在整個工程中發(fā)揮防火功能的保障。下文以火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配線和消防電梯配線為例介紹消防設(shè)備分系統(tǒng)的配線保護(hù)。
。1）火災(zāi)自動報警系統(tǒng)配線保護(hù)
火災(zāi)自動報警系統(tǒng)的傳輸線路應(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槽保護(hù)；消防控制、通信和警報線路在暗敷時采用阻燃型電線穿保護(hù)管敷設(shè)在不燃結(jié)構(gòu)層內(nèi)（保護(hù)層厚度30mm），或按基本配線措施（1）和（2）處理；總線制系統(tǒng)的干線，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）消防電梯配電線路消防電梯一般由高層建筑底層的變電所敷設(shè)兩路專線配電至位于頂層的電梯機(jī)房，線路較長且路由復(fù)雜。為提高供電可*性，消防電梯配電線路應(yīng)盡可能采用耐火電纜；當(dāng)有供電可*性特殊要求時，兩路配電專線中一路可選用銅皮防火型電纜；垂直敷設(shè)的配電線路應(yīng)盡量設(shè)在電氣豎井內(nèi)，并考慮基本配線措施。
3．4 電纜線路敷設(shè)的防火措施
3．4．1 防火原則
電纜線路敷設(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，應(yīng)采取防火封堵措施。
、匐娎|穿過不同的防火分區(qū)時；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、盤或控制屏、臺的開口部位；
。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)危險的環(huán)境中不應(yīng)敷設(shè)電氣；
。3）設(shè)置火災(zāi)報警系統(tǒng)
根據(jù)實際情況，選擇適當(dāng)?shù)膱缶筋^和適合電纜層特點的報警系統(tǒng)。目前在電纜溝、管道井使用較為廣泛的是線性（或稱纜式）感溫探測器；
。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有效地發(fā)揮作用，需配置高靈敏度的監(jiān)測及控制系統(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)撲救時的突破口）。同時還應(yīng)建立不間斷供電的機(jī)械排煙系統(tǒng)，以便在火災(zāi)初期通過自動報警聯(lián)動打開排煙風(fēng)機(jī)。
4 工程應(yīng)用問題分析
（1）目前我國沒有國家標(biāo)準(zhǔn)或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只是依據(jù)GBl2666．6對耐火特性進(jìn)行檢驗。耐火特性*，不能夠說明耐火電纜質(zhì)量好，其電性能如何?機(jī)械性如何?而且實驗室單一火源的耐火試驗結(jié)果與實際火災(zāi)影響因素有一定差距，因此對耐火電纜應(yīng)進(jìn)行全面檢驗，制定統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)；
（2）現(xiàn)行規(guī)范有關(guān)消防設(shè)備配電線路的規(guī)定中，應(yīng)細(xì)化各種配電電線電纜的使用要求，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)備的配電線纜明敷或暗敷使用。
5 結(jié)束語
綜上分析，電線電纜的正確選擇和合理配線直接關(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)計中電線電纜防火和消防設(shè)備電氣配線提供依據(jù)，使其做到安全可靠、技術(shù)*、經(jīng)濟(jì)合理，有效防止電線電纜引起的火災(zāi)，減少在火災(zāi)中造成的人員傷亡和財產(chǎn)損失。
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