阻燃電纜和耐火電纜的結構、特性及選用

　　什么情況下用ZR電纜呢？什么情況下用NH電纜呢？應用場合有什么區別？

　　關鍵詞：阻燃電纜；低鹵低煙阻燃電纜；無鹵低煙阻燃電纜；耐火電纜；礦物絕緣電纜

　　摘　要：介紹了阻燃電纜和耐火電纜的概念、特性、結構及分類，并針對不同類別電纜的具體特性結合現場供電要求提出了上述電纜在設計選用、訂貨及敷設施工中應注意的幾個問題。

　　近年來，全球范圍內的電力系統火災事故中，由于電力電纜著火而導致電力系統供電中斷的比例有上升趨勢。因此在發電廠、變電站等有大量電氣設備及密集敷設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，對二者的結構及特性不甚了解，從而導致無法根據供電要求正確設計選用這兩種電纜，在現場進行設計代理或監理工作時不能正確指導這兩種電纜的敷設施工。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，殘焰或殘灼在限定時間內能自行熄滅的電纜。它的根本特性是：在火災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，不產生蔓延，保住其他的各種設備，避免造成更大的損失。

1.1　阻燃電纜的結構特點

　　阻燃電纜的結構和普通電纜基本相同，不同之處在于它的絕緣層、護套、外護層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用阻燃材料。阻燃電纜結 構示意圖見圖1。

1.2　阻燃電纜的分類

　　根據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、護套、外護層以及輔助材料（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備有腐蝕性危害，救援人員需要帶上防毒面具才能接近現場進行滅火。電纜燃燒時給周圍電氣設備以及救援人員造成危害，不利于滅火救援工作，從而導致嚴重的“二次危害”。

　　而無鹵低煙阻燃電纜的絕緣層、護套、外護層以及輔助材料（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，電纜的發煙量也小，電纜燃燒產生的腐蝕性氣體也纜阻燃性和降低鹵酸氣體發生量之間采取折衷的方式開發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。發煙量也接近于公認的“低煙”水平。

　　根據《電線電纜燃燒試驗方法》的規定，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，價格也最貴。

　　為實現電纜的阻燃或提高電纜的阻燃級別，人們研制開發出擠包所謂“隔氧層”或“隔火層”作為填充或繞包隔火阻燃包帶（隔火層）等新型結構的阻燃電纜，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

　　設計人員應該根據阻燃電纜的具體特性對阻燃電纜進行設計選用及敷設施工，并應注意以下幾個問題：

　　（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盡量設計選用無鹵低煙阻燃電纜。在人口密度較小的作業區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，價格也最貴。設計人員提供訂貨清冊時應標明阻燃電纜的類別。

　　（3）從外觀上無法區分阻燃電纜的A、B、C類別，只有靠制造廠家進行供貨保證，因此在設計選用時應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、低煙的優點，但電性能及機械性能明顯降低，所以在進行電纜敷設時，無鹵低煙阻燃電纜應較含鹵阻燃電纜有更大的彎曲半徑。

　　（5）在進行電纜敷設設計時，不宜將非阻燃電纜和阻燃電纜并列敷設，不宜將不同阻燃類別的阻燃電纜并列敷設。

2　耐火電纜系列

　　耐火電纜是指：在規定試驗條件下，試樣在火焰中被燃燒，在一定時間內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別是：耐火電纜在火災發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代都市及工業建筑中起著重要的作用，因為一旦火災發生，控制、監視、導引及報警等系統供電回路必須維持正常工作。因此，該電纜主要使用在應急電源至用戶消防設備、火災報警設備、通風排煙設備、導行燈、緊急電源插座、緊急用電梯等供電回路。

2.1　耐火電纜的結構特點

　　耐火電纜的結構和普通電纜基本相同，不同之處在于耐火電纜的導體采用耐火性能好的銅導體（銅的熔點為1 083℃），并在導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鍵是云母帶。耐火電纜結構示意圖見圖2。

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）。在改進耐火層制造工藝和增加耐火層等方法的基礎上又研制了A類耐火電纜，它能夠在950℃～1 000℃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于B類。

　　另外，礦物絕緣電纜是耐火電纜中性能較優的一種，它是由銅芯、銅護套、氧化鎂絕緣材料加工而成的，簡稱MI（minerl insulated cables）電纜。該電纜完全由無機物構成耐火層，而普通耐火電纜的耐火層是由無機物與一般有機物復合而成，因此MI電纜的耐火性能較普通耐火電纜更優且不會因燃燒而分解產生腐蝕性氣體。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、工藝復雜、施工難度大，在油灌區、重要木結構公共建筑、高溫場所等耐火要求高且經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

　　根據耐火電纜的具體特性，設計人員在設計選用時應注意以下幾個問題：

　　（1）當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，應首先選用A類耐火電纜。除上述情況外且電纜配置數量少時，可采用B類耐火電纜。

　　（2）耐火電纜大多用作應急電源的供電回路，要求火災時正常工作。由于火災時環境溫度急劇上升，為保證線路的輸送容量，降低壓降，對于供電線路較長且嚴格限定允許電壓降的回路，應將耐火電纜截面至少放大一檔。

　　（3）耐火電纜不能當作耐高溫電纜使用。

　　（4）為降低電纜接頭在火災事故中的故障機率，在安裝中應盡量減少接頭數量，以保證線路在火

　　災中能正常工作。如果需要做分支接線，應對接頭做好防火處理。

3　結　語

　　電纜延燃從而導致電纜及其他各種設備燒毀，直至全廠停機供電中斷，這種損失是巨大的，易燃場所及重要回路的電纜燃燒導致供電中斷造成的危害也極大。隨著對電纜防火重要性的日益重視，隨著阻燃電纜及耐火電纜與普通電纜之間的制造差價日益縮小，這兩種電纜在水利水電工程中得到越來越廣泛的應用。通過對阻燃及耐火電纜的概念、結構、特性及分類的介紹，澄清有關的模糊認識，從而為設計人員的正確選用提供認識基礎。