阻燃电缆和耐火电缆的结构、特性及如何选用

近年来，全球范围内的电力系统火灾事故中，由于电力电缆着火而导致电力系统供电中断的比例有上升趋势。因此在发电厂、变电站等有大量电气设备及密集敷设大量电缆的场所采用阻燃电缆阻止火势蔓延，采用耐火电缆保证重要回路的不间断供电显得日益重要。而有些电气设计人员对阻燃电缆及耐火电缆的概念分辨不清，对二者的结构及特性不甚了解，从而导致无法根据供电要求正确设计选用这两种电缆，在现场进行设计代理或监理工作时不能正确指导这两种电缆的敷设施工。因此，全面正确地了解阻燃及耐火电缆是正确选用它们的首要条件。
1、阻燃电缆
　　阻燃电缆是指：在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，火焰的蔓延仅在限定范围内，残焰或残灼在限定时间内能自行熄灭的电缆。它的根本特性是：在火灾情况下有可能被烧坏而不能运行，但可阻止火势的蔓延。通俗地讲，电缆万一失火，能够把燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，保住其他的各种设备，避免造成更大的损失。
    1．1　阻燃电缆的结构特点
　　阻燃电缆的结构和普通电缆基本相同，不同之处在于它的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料（包带及填充）全部或部分采用阻燃材料。阻燃电缆结 构示意图见图1。
1．2　阻燃电缆的分类
　　根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆两大类。
　　其中含卤阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料（包带及填充）全部或部分采用含卤的聚乙烯（PVC）阻燃材料，因而具有良好的阻燃特性。但是在电缆燃烧时会释放大量的浓烟和卤酸气体，卤酸气体对周围的电气设备有腐蚀性危害，救援人员需要带上防毒面具才能接近现场进行灭火。电缆燃烧时给周围电气设备以及救援人员造成危害，不利于灭火救援工作，从而导致严重的“二次危害”。
　　而无卤低烟阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及辅助材料（包带及填充）全部或部分采用的是不含卤的交联聚乙烯（XLPE）阻燃材料，不仅具有更好的阻燃特性，而且在电缆燃烧时没有卤酸气体放出，电缆的发烟量也小，电缆燃烧产生的腐蚀性气体也缆阻燃性和降低卤酸气体发生量之间采取折衷的方式开发出了低卤低烟阻燃电缆。它的含卤量约为含卤阻燃电缆的1／3左右。发烟量也接近于公认的“低烟”水平。
　　根据《电线电缆燃烧试验方法》的规定，采用成束燃烧试验方法考核的阻燃电缆分为A、B、C3类，其中A类电缆试验条件最苛刻，性能较B、C类更优，价格也最贵。
　　为实现电缆的阻燃或提高电缆的阻燃级别，人们研制开发出挤包所谓“隔氧层”或“隔火层”作为填充或绕包隔火阻燃包带（隔火层）等新型结构的阻燃电缆，并把这种电缆叫做“隔氧（火）层”电缆。其主要原理是在材料中添加了金属水合物成份，也可分别实现低卤低烟、无卤低烟和电缆的阻燃化。但是，所谓“隔氧层”和“隔火层”只是实现电缆阻燃的一种手段，归根到底它还是一种阻燃电缆，其所能达到的最高阻燃级别也是A类。因此，不能把阻燃电缆叫做“隔氧层”电缆，而只能说“隔氧层”电缆是一种阻燃电缆。
1．3　选用时注意的问题
　　设计人员应该根据阻燃电缆的具体特性对阻燃电缆进行设计选用及敷设施工，并应注意以下几个问题：
　　（1）由于含卤阻燃电缆（包括阻燃电缆、低卤低烟阻燃电缆）在燃烧时会释放具有腐蚀性的卤酸气体，大大阻碍消防工作从而耽误救火时间并加剧火势蔓延，因此在人口密度较高的公众场所应尽量设计选用无卤低烟阻燃电缆。在人口密度较小的作业区可以选用任意一种阻燃电缆。来源:输配电设备网
　　（2）阻燃电缆分为A、B、C3类，其中A类阻燃电缆性能较B、C类更优，价格也最贵。设计人员提供订货清册时应标明阻燃电缆的类别。
　　（3）从外观上无法区分阻燃电缆的A、B、C类别，只有靠制造厂家进行供货保证，因此在设计选用时应慎重选择电缆制造厂家。
　　（4）无卤低烟阻燃电缆与含卤阻燃电缆相比，有低腐蚀、低烟的优点，但电性能及机械性能明显降低，所以在进行电缆敷设时，无卤低烟阻燃电缆应较含卤阻燃电缆有更大的弯曲半径。
　　（5）在进行电缆敷设设计时，不宜将非阻燃电缆和阻燃电缆并列敷设，不宜将不同阻燃类别的阻燃电缆并列敷设。
2、耐火电缆系列
耐火电缆是指：在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧，在一定时间内仍能保持正常运行的性能。它的根本特性就是：电缆在燃烧条件下仍然能维持该线路一段时间的正常工作。通俗地讲就是，万一失火，电缆不会一下就燃烧，回路比较安全。因此耐火电缆与阻燃电缆的主要区别是：耐火电缆在火灾发生时能维持一段时间的正常供电，而阻燃电缆不具备这个特性。
　　这个特性决定了耐火电缆在现代都市及工业建筑中起着重要的作用，因为一旦火灾发生，控制、监视、导引及报警等系统供电回路必须维持正常工作。因此，该电缆主要使用在应急电源至用户消防设备、火灾报警设备、通风排烟设备、导行灯、紧急电源插座、紧急用电梯等供电回路。
2．1　耐火电缆的结构特点
　　 耐火电缆的结构和普通电缆基本相同，不同之处在于耐火电缆的导体采用耐火性能好的铜导体（铜的熔点为1 083℃），并在导体和绝缘层间增加耐火层。耐火层由多层云母带绕包而成。因为不同云母带的允许工作温度差异较大，因此电缆耐火性能的关键是云母带。耐火电缆结构示意图见图2.
2．2　耐火电缆的分类
　　在中国普通耐火电缆分为A类和B类：B类电缆能够在750℃～800℃的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90min而电缆不被击穿（即3A保险丝不熔断）。在改进耐火层制造工艺和增加耐火层等方法的基础上又研制了A类耐火电缆，它能够在950℃～1 000℃的火焰中和额定电压下耐受燃烧至少90min而电缆不被击穿（即3A保险丝不熔断）。A类耐火电缆的耐火性能优于B类。
　　另外，矿物绝缘电缆是耐火电缆中性能较优的一种，它是由铜芯、铜护套、氧化镁绝缘材料加工而成的，简称MI（minerl insulated cables）电缆。该电缆完全由无机物构成耐火层，而普通耐火电缆的耐火层是由无机物与一般有机物复合而成，因此MI电缆的耐火性能较普通耐火电缆更优且不会因燃烧而分解产生腐蚀性气体。MI电缆具有良好的耐火特性且可以长期工作在250℃高温之下，同时还有防爆、耐腐蚀性强、载流量大、耐辐射、机械强度高、体积小、重量轻、寿命长、无烟的特点。但价格贵、工艺复杂、施工难度大，在油灌区、重要木结构公共建筑、高温场所等耐火要求高且经济性可以接受的场合，可采用这种耐火性能好的电缆。

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