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消防用电设备配电线路的应用分析

  
评论: 更新日期:2014年02月08日
目前,国际上有关电线电缆耐火性能的试验方法标准主要有英国标准BS6387《在火焰作用下需保持电路完整性的电缆性能要求》、国际电工委员会标准IEC331《电缆的耐火特性》等。我国标准GB12666.6《电线电缆耐火特性试验方法》是等效采用IEC331(1970)制定的。
英国标准BS6387包括按单独的火焰作用、水和火焰作用以及机械冲击和火焰作用下的三种耐火性能试验。试验时,电缆试样保持通电,若电路发生短路,则试验失败。单独火焰作用下的耐火性能试验是电缆试样分别在650℃、750℃和950℃火焰下,如能保持正常运行3小时,相应地将电缆划分为A、B、C类,在950℃火焰下能维持20分钟的电缆划分为S类。
水和火焰作用下的耐火性能试验,是试样在650℃火焰下通电,15分钟后对试样喷水15分钟。满足试验要求的电缆为W类。
机械冲击和火焰作用下的耐火性能试验,是试样在650℃、750℃和950℃火焰下通电,每隔30秒对试样进行机械冲击。满足试验要求的电缆分别划分为X、Y、Z类。
国际电工委员会标准IEC331(1970)的试验方法要求试样保持通电,在750℃火焰作用下,维持正常运行3小时。
我国标准GB12666.6与IEC331(1970)不同的是火焰温度分为950℃-1000℃、750℃-800℃两档,持续作用时间为1.5小时,相应的划分为A、B两类。
几个电缆耐火性能试验方法中,英国标准考虑了火焰、水和机械冲击三个因素的作用,最接近电缆在实际火灾中可能遇到的主要威胁因素:火焰、水喷淋和烧损物等重物的冲击作用,相对比较合理。其他标准只是考虑了火焰的作用。
三、             耐火类电缆产品现状,实体火灾情况的分析
1        耐火类电缆产品现状
目前,国内能通过GB12666.6标准、在一定时间内能保持正常运行的电缆产品有矿物绝缘电缆和耐火电缆。
矿物绝缘电缆完全由无机材料氧化镁和铜所组成,制造工艺复杂。氧化镁绝缘材料高度紧密地压实在电缆的无缝铜护套中,与线芯、护套共同形成密实的一体,具有防火、耐高温、机械强度高、载流量大、防爆、防水、耐腐蚀、使用寿命长、对环境无污染等优点。根据理论分析和国外的火灾案例情况、模拟实体火灾的大规模实验记录和标准的规定,就矿物绝缘电缆使用的安全性来讲,是目前已有的任何类型电缆所无法相比的。在国外,主要应用于确保人身和财产安全的重要公共建筑,高危险、防水和防爆场所,军事、消防设施等重要的用电系统等。

云母绝缘的塑料耐火电缆制造工艺简单,是在普通电缆结构中,设置了特殊的云母耐高温绝缘层。普通电线电缆由于塑料绝缘层老化和机械损坏等原因容易引起短路,或者过载运行时,在导线内热的作用下容易引起外塑料绝缘层过热或外塑料绝缘层过热变质后发生短路而引起火灾。相比之下,虽然云母绝缘的塑料耐火电缆在过载和短路时,不能完全避免线芯发热引起自身塑料绝缘层和护套起火,但云母耐高温绝缘层能够有效降低线路的短路、过载引发的火灾危险性,作为普通电线电缆更新换代的新产品,具有很大的社会效益。云母耐高温绝缘层还能够抵抗外来火灾,使电缆有一定的耐火性能。国内大多数厂家生产的云母绝缘的塑料耐火电缆能够满足GB12666.6中B类试验。由于现在只有电线电缆耐火性能试验的国标,没有耐火电缆产品的国家或行业标准,只是处于执行企业标准阶段,对产品结构、使用的绝缘材料、绝缘层截面厚度、护套的厚度、电缆额定载流量、机械强度等没有统一的技术要求,各个厂家的产品质量参差不齐。虽然不排除有些厂家生产的耐火电缆具有良好的耐火性能,但没有产品的国家或行业标准,就很难保证其电性能的安全使用。

2        模拟实体火灾情况的分析

 
电线电缆标准耐火试验是在实验室内进行的可重复性静态试验,通过标准耐火试验方法测试通过的电线电缆,并不一定能完全代表实际火灾条件下的使用情况。为了证明矿物绝缘电缆具有优良的耐火性能,2001年4月公安部四川消防科学研究所进行了模拟实体火灾电缆特性的试验研究。试验主要检验出厂合格的矿物绝缘电缆裸敷、云母绝缘的塑料耐火电缆、隔氧层阻燃电线电缆、阻燃电线电缆和普通电线电缆不同的布线方式(埋墙暗敷、防火桥架保护、穿管明敷或裸敷)在火灾条件下持续通电、能够正常运行的电性能,以及裸敷的矿物绝缘电缆和耐火电缆在水喷淋和重物冲击作用下维持正常运行的性能。试验结果为:

 

 
不同类型电缆在火灾条件下的持续时间
布线方式
矿物绝缘电缆
云母绝缘的塑料耐火电缆
隔氧层阻燃电线电缆
阻燃电线电缆
普通电线电缆
电缆裸敷
60
27-30
14
13-16
7-15
埋墙暗敷
-
60
60
60
56
防火桥架
-
60
53
52-55
34-41
穿管明敷(金属管防火涂料保护)
-
23
16
13
10-15
这次试验验证了裸敷的矿物绝缘电缆在火灾条件下、带负荷通电时优良的电性能——耐高温、耐水喷淋和重物冲击。
云母绝缘的塑料耐火电缆裸敷或穿金属管明敷时,几次试验结果都显示了维持正常运行时间只有27-30分钟。将该结果与标准试验结果1.5小时相比较,可以看出存在较大的差别。在水喷淋、重物冲击的两个试验中,由于裸敷的云母绝缘塑料耐火电缆不到30分钟就已失去了电性能,无法维持正常工作,因此30分钟后再对它进行水喷淋、重物冲击试验已无任何意义。在实际火灾中,可能裸敷的云母绝缘的塑料耐火电缆一旦遇到消防水或空中坠物,耐火的云母层会失去绝缘效果,使线路发生短路。
这次试验结果也显示出电线电缆埋墙暗敷设、防火桥架敷设,能够表现出较好的耐火性能。电线电缆穿金属管明敷设,并在金属管上涂防火涂料的方法,没有达到预期的效果。阻燃电线电缆与普通电线电缆抗电性能失效的能力基本相同,经过阻燃处理的电线电缆,在火灾中只是延缓其燃烧速度,不能延长其在火灾中正常运行的时间。
由于这次试验条件所限,使试验结果具有一定的局限性。较遗憾的是,整个试验以及试验在高温下持续的时间不是很长,不能得到试验持续更长时间和在高温下持续更长时间以后,几种电线电缆埋墙暗敷设以及云母绝缘的塑料耐火电缆防火桥架敷设的耐火性能试验数据。但这次对几种不同电线电缆和不同敷设方式的对比、模拟真实火灾的试验结果,还是很说明问题的。
四、             结论
在电线电缆防火安全的研究中还有许多工作要做,这需要产品生产商、电线电缆行业、科研单位、检测部门和标准制修订部门等各方面的共同努力。就消防用电设备配电线路的应用来说,有些问题还需要研究,需要积累实验数据和进一步的论证,如通过GB12666.6试验要求的云母绝缘的塑料耐火电缆,在实体火灾条件下的耐火性能(包括火焰、水喷淋、重物冲击的影响),电线电缆采取防火桥架保护、埋墙暗敷设以及金属管或封闭式金属线槽上涂防火涂料等防火保护措施时,在实体火灾条件下的耐火性能等。
    云母绝缘的塑料耐火电缆与普通电缆相比,能够有效降低短路、过载引起的火灾隐患,并具有一定的耐火性能,应积极推广使用。为了安全使用云母绝缘的塑料耐火电缆产品,应加快制订产品的国家或行业标准。
现行的防火规范如《建筑设计防火规范》、《高层民用建筑设计防火规范》和《人民防空工程设计防火规范》等以及电气规范的有关章节应补充矿物绝缘电缆和云母绝缘的塑料耐火电缆的应用。特别是矿物绝缘电缆,不仅能通过BS6387、GB12666.6耐火性能试验,而且已有产品的国家标准,并且根据国外的火灾案例、国内外有关模拟实体火灾的实验记录和国外有关标准的情况,在上述标准中应明确规定,可作为消防用电设备的配电线路明敷设或暗敷设使用。
考虑到目前云母绝缘的塑料耐火电缆没有国家产品标准,各厂家产品的耐火性能差异较大,结合国内外有关模拟实体火灾的实验记录和国外有关标准情况,建议对用电时间长(≥1小时)的消防设备的配电线路,宜采用矿物绝缘电缆明敷设或暗敷设;对用电时间较长(≤1小时)的,可采用矿物绝缘电缆明敷设、电线电缆埋墙(保护层厚度不应小于30mm)暗敷设、防火桥架敷设和A类云母绝缘的塑料耐火电缆封闭式金属桥架敷设;对用电时间不长(≤20分钟)的,可采用金属管或封闭式金属线槽上涂防火涂料敷设。
五、参考资料
1 邢本仁.矿物绝缘电缆理应在建筑物电气规范或标准中占据它应有的位置 
2 刘玉恒 陈泽民.对我国耐火电缆现状的分析.消防科学与技术2000年8月
3公安部四川消防科研所、模拟实体火灾电缆特性实验实验报告  
4 国家标准《电线电缆燃烧试验方法》GB12666.1-12666.7-90
5 IEC331《电缆的耐火特性》(1970)
6 BS6387 Specification for performance requirements for cables required to maintain circuit integrity under fire conditions.
 

 

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