我國(guó)電纜防火技術(shù)現(xiàn)狀及展望

隨著社會(huì)的前進(jìn)和經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，能源工業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)得到了高速發(fā)展，特別是近十年，電纜的需求量大幅上升，生產(chǎn)電統(tǒng)的企業(yè)也不斷增加.由于電纜的護(hù)套和絕緣層一般由塑料及橡膠材料制成，因此隨著電纜使用量的不斷增加，特別是電纜密集敷設(shè)的地方，極易引起火災(zāi)‘電線(xiàn)電纜密集敷設(shè)主要集中在高層及超高層建筑、大型娛樂(lè)場(chǎng)所等人員密集的地方和郵電通信系統(tǒng)、大型工礦企業(yè)及地下工程中。在高層及超高層建筑中，電纜往往密集敷設(shè)在電纜通道內(nèi)，一旦火災(zāi)發(fā)生，火將順著電纜延燃而蔓延到其他部位和其他樓層，使火勢(shì)擴(kuò)大，從而造成重大經(jīng)濟(jì)損失并且嚴(yán)重威脅人們生命安全。從消防部門(mén)統(tǒng)計(jì)的火災(zāi)數(shù)據(jù)來(lái)看，城市火災(zāi)中，有2/3以上是由于電器裝備故障或電纜負(fù)荷過(guò)載引起電纜燃燒蔓延造成的。另一部分電纜火災(zāi)發(fā)生在發(fā)電廠、郵電通信系統(tǒng)及大型工礦企業(yè)，這些部門(mén)電纜使用量集中，而且一般采用密集敷設(shè)在電纜溝內(nèi)，一旦火災(zāi)發(fā)生將順著電纜燃燒在電纜溝蔓延，其燃燒距離可達(dá)數(shù)千米、其結(jié)果不但燒毀電纜，而且造成大面積停電，工廠停產(chǎn)。如1994年4月廣東省汕頭市郵電局發(fā)生的火災(zāi)，正是由于通信裝備故障引起電纜燃燒蔓延到其他部位，造成所有通信設(shè)備被燒毀，整個(gè)城市通信癱瘓，其直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)10億元人民幣。為防止電纜火災(zāi)的發(fā)生、發(fā)展，減少電纜火災(zāi)造成的經(jīng)濟(jì)損失，人們開(kāi)始重視研究、開(kāi)發(fā)電纜的防火保護(hù)技術(shù)，各種電纜防火保護(hù)措施應(yīng)運(yùn)而生，近二十年來(lái)陸續(xù)出現(xiàn)了電纜防火涂料，電纜槽盒、阻撰包帶、阻燃電纜、耐火電纜及其配套用的防火封堵材料等。為推廣其應(yīng)用建設(shè)部相繼發(fā)布的GE 5217-94《電力工程電纜設(shè)計(jì)規(guī)范》和GB/T50311-2000《建筑與建筑群綜合布線(xiàn)系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)規(guī)范》已將以上電纜防火保護(hù)技術(shù)作為電統(tǒng)的防火保護(hù)措施列人該規(guī)范。由于這些電纜防火保護(hù)技術(shù)對(duì)阻止火焰的蔓延作用明顯，因而受到了消防監(jiān)督部門(mén)和使用單位的青睞，并性實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。下面主要介紹阻燃電纜及耐火電纜、電纜防火涂料、電纜槽盒、阻燃包帶等四類(lèi)電纜防火保護(hù)產(chǎn)品。

1、阻燃電線(xiàn)電纜、耐火電線(xiàn)電纜

1.1阻然電線(xiàn)電纜、耐火電線(xiàn)電纜的基本特性

阻燃電線(xiàn)電纜：具有規(guī)定的阻燃性能(包括延燃性、材料發(fā)煙性、材料煙氣毒性)的電纜。耐火電線(xiàn)電纜:具有規(guī)定的耐火性能泡括耐火特性、材料發(fā)煙性、材料煙氣毒性〕的電纜。

阻燃電線(xiàn)電統(tǒng)是以阻燃塑料或阻燃橡膠作為絕緣層和護(hù)套、并添加填充料制成。阻燃塑料電纜由于絕緣材料的不同可分為聚氯乙烯電線(xiàn)電纜、聚乙烯電線(xiàn)電纜及交聯(lián)聚氯乙烯電線(xiàn)電纜。耐火電線(xiàn)電纜是以阻燃塑料或阻燃橡膠作絕緣層并用雙層云母帶按1/2搭接纏繞金屬導(dǎo)體的每一相、使相與相之間在外部火焰強(qiáng)度作用下仍能繼續(xù)維持供電而不形成短路。在各類(lèi)阻燃及耐火電纜產(chǎn)品中、目前我國(guó)產(chǎn)量**，應(yīng)用最多的是塑料絕緣阻燃、耐火電纜，這類(lèi)電纜是以阻燃塑料作為絕緣層和護(hù)套層、如在絕緣層和護(hù)套層之間加上添加填充料則制成阻燃電纜;如用雙層云母帶按一定的搭接方式纏繞導(dǎo)體的每一相，使相與相之間在外部火焰作用下不形成短路，則制成耐火電纜。

塑料絕緣阻燃電纜按塑料材料的類(lèi)別不同可分為聚氯乙烯絕緣聚氯乙烯護(hù)套阻燃電纜聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套阻燃電纜、聚乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套阻燃電纜、交聯(lián)聚氯乙烯絕緣聚氮乙烯護(hù)套電纜及交聯(lián)聚氯乙烯絕緣聚乙烯護(hù)套阻燃電纜;塑料絕緣耐火電纜按塑料材料的類(lèi)別不同同樣分為上述幾類(lèi)耐火電纜。

1.2阻燃聚氛乙烯電纜及阻燃聚烯烴類(lèi)電纜的阻燃機(jī)理

眾所周知，目前國(guó)內(nèi)用量**塑料絕緣阻燃電纜均為含氯阻燃電纜，它是以氯作為阻燃劑使電纜達(dá)到阻燃的目的。含氯阻燃電纜的阻燃機(jī)理如下:

當(dāng)外部火焰作用電纜外護(hù)套溫度達(dá)到450℃時(shí)，以聚氯乙烯為基材的護(hù)套在高溫下經(jīng)軟化、熔融、裂解、氣化等，出現(xiàn)兩種低分子組分:RH和HC1, RH同熱空氣中的氧發(fā)生下列反應(yīng):

從上述反應(yīng)式中不難看0₂和HO●交替出現(xiàn)同RH有機(jī)物反應(yīng)并放出大量的熱，所以只要RH有機(jī)物存在、只要HO●不減，燃燒現(xiàn)象必定不斷延續(xù)。上述反應(yīng)只是含氯電纜能夠燃燒的一面，但它還有抑制燃燒，阻止延燃的另一面即活性經(jīng)基(HO●同HC1(氯化氫)的反應(yīng):

不難看出HC1同HO●反應(yīng)后，生成游離的氯離子和水蒸氣，而游離的氯離子相互結(jié)合又生成氯氣，由于生成物本身不燃而且在燃燒反應(yīng)中能稀釋熱空氣中的氧和活性經(jīng)基的濃度。因此，聚氯乙烯電纜能不能阻燃、完全取決于上述二方面反應(yīng)是那個(gè)起主導(dǎo)作用，即取決于單位時(shí)間HO●的增加量是正還是負(fù)，當(dāng)H0●>O時(shí)就燃燒，大得越多，燃燒就越劇烈，反之亦然。

為了抑制HO●的增加量，一般在普通聚氯乙烯料中添加含鹵量大的十澳聯(lián)苯醚或氯化石蠟等作為阻燃劑，可以將普通聚氯乙烯的氧指數(shù)值提高到32%以上，這樣增強(qiáng)了聚氯乙烯為基材電纜的阻燃能力。鹵素的存在，雖然使有機(jī)材料的燃燒得到了抑制，但是聚氯乙烯中的分解物氯化氫，不斷同活性經(jīng)基(HO●)反應(yīng)，使燃燒受阻而產(chǎn)生大量的煙和有毒氣體，阻燃劑的量越大，燃燒時(shí)的發(fā)煙量就越大，產(chǎn)生的煙氣毒性也越大。根據(jù)大量的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得到，阻燃聚氯乙烯電纜其透光率均在10'%以下(按CB/T17651--1998)，其煙濃烈的程度，使人裸眼視力看不到兩米內(nèi)電纜燃燒著火，因此一旦火災(zāi)發(fā)生，使人看不見(jiàn)安全通道，而且濃煙中毒性氣體更會(huì)使人窒息喪身。據(jù)有關(guān)資料介紹，聚氯乙烯的毒性指數(shù)15，人在毒性指數(shù)的氣體濃度下2分鐘即有死的可能，據(jù)美國(guó)資料統(tǒng)計(jì)，電纜著火燎燒在死亡的人員中有80%死于濃煙。目前由于聚氯乙烯阻嫩電纜或耐火電纜已廣泛用于人員密集的場(chǎng)所一旦火災(zāi)發(fā)生，雖然聚氯乙烯電纜及耐火電纜其阻燃性能較好，但由于該材料在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生大量的煙及氯化氫、氯氣等有毒氣體。因而嚴(yán)重威脅人們生命安全，因此無(wú)論從消防安全的角度，還是從環(huán)保的角度來(lái)看這類(lèi)產(chǎn)品都應(yīng)該逐步限制其使用。歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家從9D年代初起，已限制阻燃聚氯乙烯電纜的使用，北京市供電局也于98年3月下文，明確規(guī)定用無(wú)鹵阻燃電纜代替阻燃聚氯乙烯電纜，嚴(yán)禁使用聚氯乙烯電力電纜。

目前在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家及國(guó)內(nèi)一些重點(diǎn)工程如地下鐵路、核電站均使用無(wú)鹵阻燃電力電纜。無(wú)鹵阻燃電統(tǒng)顧名思義其材料不含任何鹵素，如聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯等均屬聚烯烴類(lèi)。由于烴類(lèi)中不含有鹵根，故嫩燒時(shí)火焰明亮，煙氣毒性小，毒性指數(shù)僅為0.97。但其氧指數(shù)較低僅為I8，故易燃而不能自熄。