消防安全用中压阻燃B1级耐火电力电缆的研制与应用

文┃王岩鹏 曾婉 贾超民（金杯电工衡阳电缆有限公司）

随着经济的迅速发展，人口的扩张是我国城市普遍存在的一个现象，而城市面积的短缺造成了住房需求的不足，在这种情况下， 高层和超高层建筑便出现在人们的视野。同时，我国高铁、地铁轨道交通不断扩大，地下设施不断扩张完善，越来越多的中压电缆被应用到配电系统中，电缆敷设也越来越密集。因电缆护套老化、电缆性能不稳定等原因引发的火灾也频繁发生，同时，一旦火灾发生，消防设备的安全可靠运行，也需要电线电缆的保障。因此，如何降低火灾发生的概率，以及确保发生火灾一段时间内电路的正常运行，对中压电力电缆的阻燃和耐火性能提出了非常高的要求。

长期以来，由于缺少电缆燃烧性能分级标准，一些必要场所采用阻燃和耐火电缆的规定有些笼统，默认只需A类成束燃烧阻燃要求即可。而事实上针对不同使用性质的场所，比如一些人员密集场所和需要特殊保护的场所，应规定采用较高燃烧性能等级的电缆。

我们设计开发的消防安全用阻燃B1级耐火电缆，不仅可以将可能产生的火灾危害降至最低，同时使电缆在火灾发生时能正常运行保持长时间供电的能力，为火灾救援及特殊设备的供电提供保障。

1 建筑消防安全用电缆的选用

1.1 建筑用电缆的选用规定

建筑电气中电线电缆的选用，不仅关系到用电设备的正常使用及建筑电气的工程造价，更重要的是关系到电气使用的安全性，甚至建筑内人员的人身安全。

在国家标准GB 51348-2019 《民用建筑电气设计标准》中，已对民用建筑中的电力电缆选择做出了明确规定，建筑高度超过100m的公共建筑应选择燃烧性能B1级及以上的电缆。在GB 51298-2018 《地铁设计防火标准》中，已经明确注明中压电缆宜采用耐火电缆。这些都标志着，阻燃耐火电力电缆选择对消防安全的重要性。

1.2建筑用电缆的选用建议

（1）为避免因电线电缆自身质量不过关而引起的电气火灾事故，电线电缆必须选用正规品牌合格的电线电缆；

（2）铝导体在应用中容易出现氧化导致接触电阻增加而发生温度升高以及接触不良等现象，因而铜线芯电线电缆应当作为优先选择，以减少火灾隐患；

（3）对于交联聚乙烯绝缘电缆，其电气性能较聚氯乙烯绝缘电缆优异，因而建筑设备将交联联聚乙烯绝缘电缆作为优先选择；

（4）因为阻燃电缆具有减缓甚至阻止火灾扩张、蔓延的作用，耐火类电缆保障在发生火灾的一段时间内电气线路也能正常通电。正确区分建筑物的重要性、特殊性以及火灾危险性。 根据不同的建筑物、不同的部位、不同的配套设备来选择其相对应的电缆。

2 消防安全用电缆结构设计

2.1 耐火电缆的定义

所谓耐火电缆是指在规定的火源和时间下燃烧时具有能持续地在指定状态下运行能力的电缆。

1.2 耐火结构分析

市场上低压耐火电力电缆的其形式主要有两种，第一种是采用导体上绕包耐火云母带，遇火后生成不溶不熔的坚硬壳体，从而达到耐火的目的；第二种是采用矿物氧化镁做绝缘，在遇火时绝缘不会被烧毁。这两种结构的显著特点都是在导体表面包覆一层无机的耐火层来达到耐火的目的。而中压电缆由于其性能要求的特殊性，无法采用上述结构和方法达到耐火的性能要求。

1.3 电缆结构设计

中压阻燃B1级耐火电力电缆的结构是由其在高压下运行的电气参数所决定的，绝缘线芯必须由导电线芯、导体屏蔽、交联聚乙烯绝缘和绝缘屏蔽等组成。而单芯中压电缆绝缘厚度较厚，可燃物的容量较大，同时电缆结构中各层次比较紧密，电缆内部基本没有空间间隙，散热速度慢。所以在产品结构设计过程中，我们要考虑到阻燃、挡火、隔热、散热、降温等特性，确保电缆内部绝缘线芯结构完整性，能通过中压耐火试验。因此，经过反复研究、试验，决定在产品结构中增加阻火层、复合隔离层结构，两层结构在燃烧或达到一定温度时能形成一层致密的陶瓷状铠体，充分起到隔热、降温的效果，可以保证绝缘线芯不会因温度过高而损伤，降低或失去绝缘性能。

而电缆的阻燃性能要达到B1级，电缆材料的选取也是至关重要的，选用的材料必须具备阻燃性、不滴落、发烟量低、热释放低等特点。根据本次设计的电缆结构、电缆外径、及试验特性，我们对不同厂家的材料进行试验对比，最终选择的材料均是燃烧时无卤酸气体放出，毒性和腐蚀性气体释放量极少，产生的烟雾浓度极低，满足透光率要求。

通过产品结构设计和材料选择，形成了电缆的最终结构如图1，满足了产品的性能要求。

2 产品的耐火阻燃原理

图1 单芯中压阻燃B1级耐火电力电缆结构图

2.1 复合隔离层

此层次结构采用特种隔离材料多层次组合的形式。此结构其具有隔热、降温，受热分解后结壳的效果，材料中应填充有大量的水合氧化物。在受热时，水分子蒸发，可以吸收大量的热量，降低电缆的温度，形成的水蒸气可以冲淡电缆周围氧气的浓度，阻止火焰和热量向电缆内部蔓延和传递。同时该结构在燃烧或达到一定高温时将形成一层致密的铠体，具有水平燃烧可以自熄不延燃，不熔融、不滴落、不脱落等特点，温度越高、时间越长燃烧后的铠体越坚硬，残余物为无机物，充分起到隔热、降温的效果，可以保证绝缘线芯不会因温度过高而损伤，降低或失去绝缘性能。

2.2 阻火层

此层次结构主要作用是阻止火焰向内扩展燃烧。采取铠装等三种材料组合的结构，在燃烧或达到一定高温时将形成一层致密的壳状铠体，此铠体在火焰燃烧的条件下不熔融、不滴流，可以起到较好的阻火效果。

2.3 低热释放低烟无卤外护套

电缆外护套采用低热释放低烟无卤阻燃聚烯烃护套料，材料是以聚烯烃为基材，含有特种无卤阻燃剂、消烟剂，高效润滑剂，经特殊配方精密混炼加工而成。此材料燃烧时无卤酸气体放出，毒性和腐蚀性气体释放量极少，产生的烟雾浓度极低，满足透光率要求。同时还具备遇火成壳不易脱落的特性，起到了很好的隔热、降温的效果。满足B1级燃烧性能试验要求。

3 产品的性能特点及应用

3.1 产品性能特点

此类产品具有优异的耐火性能，耐火试验是依据TICW 8-2012《额定电压6kV（Um=7.2kV）到35kV（Um=40.5kV）挤包绝缘耐火电力电缆》进行，主要性能试验指标如下：

采用双喷头供火，供火过程中对电缆施加U0电压（90分钟），供火结束后持续施加U0并冷却15分钟，在试验结束一个小时内对试样完整性进行检查，在保持原始状态下，进行3.5U0持续15分钟的耐压试验，整个试验阶段试样不击穿通过则判定为合格。

产品阻燃性能等级达到了B1级，B1级燃烧性能试验是依据GB 31247-2014 《电缆及光缆燃烧性能分级》进行，主要性能试验指标如表1，全部通过则判定为合格。

表1 B1级燃烧性能指标

3.2 产品的应用

本文设计开发的消防安全用中压阻燃B1级耐火电力电缆，适用于高层建筑、轨道交通、地下工矿、隧道等对防火要求比较高的公共场所及特殊场所。产品既能满足建筑物正常使用又能保证人身财产安全，同时还符合建筑电气节能及合理造价的原则。

4 结束语

产品送检国家电线电缆质量监督检验中心、国家防火建筑材料质量监督检验中心检测，各项性能指标均符合标准要求。本文设计开发的消防安全用中压阻燃B1级耐火电力电缆，为轨道交通、高层建筑等人口密集场所提供了一个新型的、安全的、性能更加优异的耐火阻燃电缆，给我公司带来广阔的市场空间，增强公司在市场中的竞争力。□