电线电缆防火性能分析与工程应用探讨.pdf
谢庚强 刘晓东
摘 要：随着现代化城市建设步伐的不断加快，能源和信息成为社会发展的两大支柱，无论是电能传输还是信息传输都需要通过电线电缆来完成。目前电线电缆被广泛应用于电力系统、建筑工程以及通讯网络中，但经常出现电线电缆引发的火灾事故，这就需要相关工作人员认真分析电缆的防火性能，对电缆存在的火灾隐患进行有效控制和整治，进一步提高电力系统防火水平，保障消防安全。本文简要介绍了防火电缆的特点，重点分析了防火电缆防火性能，以期能为有关方面的需要提供借鉴和参考。
关键词：防火电缆；防火性能；特点分析
中图分类号：TM249 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）14-0160-02
在日常生活中，由于电线电缆质量差、外部火源或连接不合理引起的火灾问题时有发生，小规模电缆事故能够及时进行处理，但大范围的电缆事故会导致火灾快速蔓延，直接威胁人们的生命财产安全，给国民经济带来严重损失。而防火电缆作为一种新的电缆种类，能够有效避免电缆火灾事故的出现。
1 电缆火灾产生原因
通过长期实践能够看出，过负荷、接触电阻过大、设计负荷偏小等是造成电缆发生火灾的主要原因。
1.1 过负荷
所谓的过负荷，主要是指电气设备或导线的实际使用功率或实际运行电流超过其额定值，从而造成电能在导体中产生大量的热能，当热能达到一定程度后使导体局部温度升高，能够将附近的可燃物引燃，最终出现电缆火灾。尤其是电缆在长时间过负荷运行情况下，电缆外层容易出现干枯，从而降低其绝缘性，严重情况下出现多条或带状的起火点。
1.2 接触电阻
在搭接电气线路过程中，如果接点处出现松动情况，间隙空气足以被接点间的电压击穿，从而形成空气导电，假如接触点具有较大的空隙，电源电压波动峰值会导致电弧在空气间形成，从而将附近的可燃物点燃，最终出现火灾。
1.3 设计负荷偏小
在设计电气线路系统时，部分设计人员只考虑到普通照明和家用电器使用电缆，从而造成电缆负荷设计偏小。随着近年来家用电器负荷的不断增大，很多电缆生产厂家对其进行改造，一些家用电缆和工业电缆都进行了更换，但更换不彻底造成部分电缆仍濒临超载运行状态，线路起热出现火灾。
2 防火电缆的特点
防火电缆的组成结构主要将无缝铜管制成护套，线芯使用电工紫铜棒，绝缘材料使用氧化镁粉，利用以上三种材料加工而成，其性能比较独特。
（1）具有良好的防火性能，防火电缆所使用的护套和线芯铜熔点达到1083℃，而氧化镁粉的熔点在2200℃以上，因此防火电缆具有良好的防火性能，即不燃烧，又不延燃。通过试验能够看出，在900-1100℃火焰中燃烧防火电缆2小时仍可以正常通电，而以有机高分子聚合物作为绝缘层或护套层的电缆在300-400℃的温度中就会出现自燃，释放大量热能，无法对线芯起到保护作用。（2）具有良好的耐腐蚀性和防爆性，防火电缆铜护套的耐腐蚀性能比较好，不需要对其采取防护措施，如果在化学腐蚀性场所使用防火电缆，需要裹一层塑料护层。另外，在铜线芯和铜护套之间紧密挤压氧化镁绝缘材料，能够避免电缆内进入可燃气体及易燃烧液体蒸汽和火焰。（3）具有良好的防水性，无缝铜护管制成的铜护套在水中长时间浸泡，仍具有良好的防水性能，能够满足正常通电的需求。（4）具有较长的使用寿命，铜芯、铜套和氧化镁粉作为防火电缆的组成材料，具有良好的化学稳定性，长时间使用不会出现绝缘老化现象，能够实现永久性的保护。另外，铜护套作为良好的接地导线，能够对人员工作安全起到保护作用。
3 防火电缆防火性能分析
3.1 阻燃机理
一是吸热作用，一旦出现火灾事故，受高温影响电线电缆的绝缘层出现热裂解，对绝缘层结构造成破坏，这直接降低了绝缘层的绝缘能力。将阻燃剂添加在绝缘层中，能够使阻燃剂在高温状态下发生分解反应，大量的热能在反应过程中被吸收，从而使绝缘层温度有效降低，对材料的热分解速度起到延缓作用；阻燃剂在高温环境下发生改变，在对热量吸收的同时，能够使绝缘层内部温度的升高起到延缓作用。二是中止反应，受热分解后，阻燃剂会产生大量物质，这些物质具有阻断效果。燃烧反应物与燃烧物出现反应后会对燃烧情况起到阻断作用，从而对火灾起到抑制作用。
3.2 耐火机理
一是将某种添加剂掺入电缆的绝缘材料和护套材料中提高电缆耐火性能，在火灾高温情况下，该添加剂能够使聚合物产生的热量有效降低，避免聚合物出现分解现象；二是物理隔离法，一般电缆的线芯金属周围包覆一层云母玻璃丝带，云母玻璃丝带具有良好的绝缘效果和耐高温性，能够在700℃火中燃烧2个小时，而且受到1000V的工频电压仍不会出现击穿现象，能够提高电线电缆的耐高温性能，确保防火电缆在高温状态下仍可以正常通电工作。
3.3 矿物质绝缘电缆机理
该方法主要是借助金属水合物的吸收效应来提高电线电缆的阻燃能力。在这方面，AL（OH）3、Mg（OH）2、2Zn.3B2O3.3.5H2O等都是具有代表性的金属水合物。作为阻燃剂的AL（OH）3和Mg（OH）2能够在高温状态下生成氧化铝、氧化镁、水等物质，这些物质可以吸收大量的热能。
3.4 防火电缆敷设措施
（1）做好防火封堵措施，针对多个区域的电力线路敷设，需要对电缆穿经的区域做好封堵处理，将消防隔离措施做好，防止电缆引发的火灾沿线路扩散。（2）防火电缆与热源、火源保持安全距离，在进行电缆敷设时，需要对附近存在的火源和热源加强注意，控制一定的安全距离，防止电缆线路受火源和热源影响出现不安全隐患。防火电缆不得铺设在易燃易爆环境下。
4 具有防火性能的电线电缆划分
（1）阻燃电线电缆，所谓阻燃电线电缆是指在规定试验条件下，燃烧后的电缆在试验火源撤去以后，蔓延的火焰只是存在于限定范围内，而且在限定时间，残焰或残灼能够自行熄灭。该电缆分为四种类别，具体如下表所示（表1）。（2）耐火电线电缆，所谓耐火电线电缆是指电缆在50℃—800℃范围内燃烧超过2小时，耐火层和绝缘层在被火烧之后仍完好无损，能够正常通电。目前，我国现有的耐火电线电缆分为两种，一种是A类电缆，一种是B类电缆。这两类电线电缆具有不同的耐火性能：A类电缆的耐火温度一般在950℃至1000℃之间，燃烧时间控制在90min左右；B类电缆的耐火温度一般为800℃至950℃范围内，燃烧时间控制在90min左右。（3）防火电线电缆，所谓防火电线电缆是指具有良好防火性能，无烟无毒，且耐腐蚀、载流量大的电缆。这类电缆具有较高的机械强度，在外力影响下不会出现结构变形或损害，能够在1000℃的火焰中确保电缆正常通电运行而完好无损。
5 结语
综上所述，电缆在使用过程中具有较多的起火危险源，因此使用时需要对电缆的防火性能高度重视，根据应用环境对电缆的种类和规格进行正确选择，在满足使用要求的基础上对经济成本进行综合考虑，加强电缆的日常维护管理，及时排除异常情况，有效预防电缆火灾事故的发生。
参考文献
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