民用建筑電纜的阻燃與耐火：材質(zhì)、性能要求和國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)

有些人對(duì)阻燃電纜及耐火電纜的概念分辨不清，對(duì)二者的結(jié)構(gòu)及特性不甚了解，從而導(dǎo)致無法根據(jù)供電要求正確設(shè)計(jì)選用這兩種電纜。耐火電纜1、耐火電纜是什么？耐火電纜是指：在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣在火焰中被燃燒，在一定時(shí)間內(nèi)仍能保持正常運(yùn)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(shí)間的正常工作。通俗地講就是，萬一失火，電纜不會(huì)一下就燃燒，回路比較安全。耐火電纜分為A類和B類，A類耐火電纜的耐火性能優(yōu)于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(xiǎn)絲不熔斷）。在改進(jìn)耐火層制造工藝和增加耐火層等方法的基礎(chǔ)上又研制了A類耐火電纜，它能夠在950℃～1000℃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(xiǎn)絲不熔斷）。2、耐火電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)耐火電纜的結(jié)構(gòu)和普通電纜基本相同，不同之處在于耐火電纜的導(dǎo)體采用耐火性能好的銅導(dǎo)體（銅的熔點(diǎn)為1083℃），并在導(dǎo)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?yàn)椴煌颇笌У脑试S工作溫度差異較大，因此電纜耐火性能的關(guān)鍵是云母帶。阻燃電纜1、阻燃電纜是什么？阻燃電纜是指：在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣被燃燒，在撤去試驗(yàn)火源后，火焰的蔓延僅在限定范圍內(nèi)，殘焰或殘灼在限定時(shí)間內(nèi)能自行熄滅的電纜。它的根本特性是：在火災(zāi)情況下有可能被燒壞而不能運(yùn)行，但可阻止火勢(shì)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(nèi)，不產(chǎn)生蔓延，保住其他的各種設(shè)備，避免造成更大的損失。2、阻燃電纜的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)阻燃電纜的結(jié)構(gòu)和普通電纜基本相同，不同之處在于它的絕緣層、護(hù)套、外護(hù)層以及輔助材料（包帶及填充）全部或部分采用阻燃材料。主要區(qū)別耐火電纜在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能維持一段時(shí)間的正常供電，而阻燃電纜不具備這個(gè)特性。這個(gè)特性決定了耐火電纜在現(xiàn)代都市及工業(yè)建筑中起著重要的作用。因?yàn)橐坏┗馂?zāi)發(fā)生，控制、監(jiān)視、導(dǎo)引及報(bào)警等系統(tǒng)供電回路必須維持正常工作。因此，該電纜主要使用在應(yīng)急電源至用戶消防設(shè)備、火災(zāi)報(bào)警設(shè)備、通風(fēng)排煙設(shè)備、導(dǎo)行燈、緊急電源插座、緊急用電梯等供電回路。設(shè)計(jì)應(yīng)用注意事項(xiàng)當(dāng)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(chǎng)所時(shí)，應(yīng)首先選用A類耐火電纜。除上述情況外且電纜配置數(shù)量少時(shí)，可采用B類耐火電纜。耐火電纜大多用作應(yīng)急電源的供電回路，要求火災(zāi)時(shí)正常工作。由于火災(zāi)時(shí)環(huán)境溫度急劇上升，為保證線路的輸送容量，降低壓降，對(duì)于供電線路較長(zhǎng)且嚴(yán)格限定允許電壓降的回路，應(yīng)將耐火電纜截面至少放大一檔。耐火電纜不能當(dāng)作耐高溫電纜使用。為降低電纜接頭在火災(zāi)事故中的故障機(jī)率，在安裝中應(yīng)盡量減少接頭數(shù)量，以保證線路在火災(zāi)中能正常工作。如果需要做分支接線，應(yīng)對(duì)接頭做好防火處理。民用建筑對(duì)電纜的安全性尤其是阻燃、耐火、煙毒等方面的要求很高，接下來通過對(duì)國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)（尤其是BS、IEC標(biāo)準(zhǔn)）相關(guān)條款的對(duì)比，分析幾種常用的阻燃、耐火電纜的結(jié)構(gòu)形式，對(duì)民用阻燃和耐火電纜的選擇提出建議，供采供雙方參考。#2電纜結(jié)構(gòu)及主要材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)電纜的基本結(jié)構(gòu)主要包括：導(dǎo)體、絕緣、護(hù)層（如圖1所示），本文僅涉及絕緣、護(hù)層部分的阻燃及耐火。圖1電纜基本結(jié)構(gòu)電纜結(jié)構(gòu)中絕緣、護(hù)層材料及相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。表1電纜絕緣、護(hù)層材料及相關(guān)制造標(biāo)準(zhǔn)#3民用建筑用電纜絕緣及護(hù)套主要性能要求民用建筑用電纜絕緣及護(hù)套主要性能要求主要有：無鹵、低煙、阻燃、耐火、耐火+等性能指標(biāo)，代號(hào)見表2。表2燃燒特性代號(hào)無鹵：即不含鹵素，燃燒產(chǎn)物的腐蝕性較低，指標(biāo)要求見表3(GB/T19666-2005《阻燃和耐火電線電纜通則》)。表3無鹵性能要求低煙：燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙塵較少，即透光率(能見度)較高，具體指標(biāo)見表4(GB/T19666-2005《阻燃和耐火電線電纜通則》)。表4低煙性能要求阻燃、耐火性能要求分節(jié)詳述。#4阻燃性能要求阻燃：在規(guī)定試驗(yàn)條件下，試樣充分燃燒；在撤去火源后，火焰在試樣上蔓延僅在限定范圍內(nèi)并且自行熄滅的特性，即具有阻止或延緩火焰發(fā)生大蔓延的能力。具體指標(biāo)見表5、表6()。GB/T19666-2005《阻燃和耐火電線電纜通則》；試驗(yàn)方法GB/T18380.11-2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)第11部分：?jiǎn)胃^緣電線電纜火焰垂直蔓延試驗(yàn)試驗(yàn)裝置》、GB/T18380.21-2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)第21部分：?jiǎn)胃^緣細(xì)電線電纜火焰垂直蔓延試驗(yàn)試驗(yàn)裝置》、GB/T18380.31-2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)第31部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰垂直蔓延試驗(yàn)試驗(yàn)裝置》表5單根阻燃性能(GB/T19666-2005)注：GB/T18380《電纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)》系列標(biāo)準(zhǔn)已被《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)》系列標(biāo)準(zhǔn)所替代。表6成束阻燃性能(GB/T19666-2005)#5燃燒性能電纜燃燒性能分級(jí)電纜的燃燒性能依據(jù)電纜在受火條件下的火焰蔓延、熱釋放和產(chǎn)煙特性進(jìn)行主分級(jí)()，同時(shí)針對(duì)不同使用場(chǎng)所和用戶的需求還從電纜在受火條件下的產(chǎn)煙毒性、腐蝕性和燃燒滴落物/微粒等方面進(jìn)行了附加分級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)GB31247-2014全面考量電纜的安全性能，要求更高。見表7，GB31247-2014《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》表7電纜及光纜燃燒性能等級(jí)判據(jù)燃燒性能附加分級(jí)(見表8~表10，GB31247-2014附加分級(jí)要求)電纜及光纜燃燒性能等級(jí)為B1級(jí)和B2級(jí)的，應(yīng)給出相應(yīng)的附加信息。包括燃燒滴落物/微粒等級(jí)、煙氣毒性等級(jí)和腐蝕性等級(jí)。表8燃燒滴落物/微粒等級(jí)分級(jí)判據(jù)表9煙氣毒性等級(jí)及分級(jí)判據(jù)表10腐蝕性等級(jí)及分級(jí)判據(jù)電纜及光纜的燃燒性能等級(jí)及附加信息標(biāo)識(shí)示例：GB31247B1(d0，t1，a1)表示電纜或光纜的燃燒性能等級(jí)為B1級(jí)，燃燒滴落物/微粒等級(jí)為d0級(jí)，煙氣毒性等級(jí)為t1級(jí)，腐蝕性等級(jí)為a1級(jí)。#6耐火性能要求耐火：在規(guī)定的火源和時(shí)間下燃燒時(shí)能持續(xù)地在指定狀態(tài)下運(yùn)行的能力，即保持線路完整性的能力。具體指標(biāo)見表11()。GB/T19666-2005《阻燃和耐火電線電纜通則》，試驗(yàn)方法GB/T19216.21-2013《在火焰條件下電纜或光纜的線路完整性試驗(yàn)第21部分：試驗(yàn)步驟和要求額定電壓0.6/1.0kV及以下電纜》表11耐火性能要求GBT19666-2019阻燃和耐火電線電纜或光纜通則：額定電壓0.6/1kV及以下電纜應(yīng)采用銅導(dǎo)體，其絕緣應(yīng)具有耐火特性，否則應(yīng)在導(dǎo)體和/或電纜纜芯上設(shè)置耐火層。數(shù)據(jù)電纜應(yīng)在電纜纜芯上設(shè)置耐火層。常用耐火層由耐火云母帶繞包而成，其厚度、層數(shù)及繞包搭蓋率等參數(shù)由制造廠根據(jù)制造工藝、產(chǎn)品額定電壓和云母帶特性等因素確定。允許在耐火層上設(shè)置增強(qiáng)層。耐火+(+水噴淋+機(jī)械沖擊)：指電纜經(jīng)受燃燒、機(jī)械撞擊與水火沖擊的情況保持線路的完整性。目前試驗(yàn)采用的是英國(guó)BS和IEC標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)正準(zhǔn)備制定中，很可能采用IEC標(biāo)準(zhǔn)。主要性能試驗(yàn)指標(biāo)按最嚴(yán)格的BS6387:2013《電纜在火焰條件下保持線路完整性的耐火試驗(yàn)方法》：“本英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)給出的試驗(yàn)方法由三個(gè)協(xié)議組成，定義為C、W和Z。技術(shù)上沿用上一版本，未做改變。BS6387的上一版本包含了基于其它協(xié)議(A、B、S、X和Y)的類別，現(xiàn)在都認(rèn)為是過時(shí)的了。當(dāng)取自相同電纜樣品的不同試樣在進(jìn)行三個(gè)組成協(xié)議的每一試驗(yàn)時(shí)，則共同組成了完整的試驗(yàn)。當(dāng)每一個(gè)協(xié)議的要求都符合時(shí)，該電纜可判定為“類別CWZ”。具體為：協(xié)議C使電纜耐受火焰直接沖擊對(duì)應(yīng)的侵蝕溫度為950℃±40℃。協(xié)議W使電纜耐受火焰直接沖擊對(duì)應(yīng)的侵蝕溫度為650℃±40℃，并直接噴水來模擬自動(dòng)噴淋裝置。協(xié)議Z使電纜耐受火焰直接沖擊對(duì)應(yīng)的侵蝕溫度為950℃±40℃，并直接施用機(jī)械震動(dòng)。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)可以只引用協(xié)議C或W或Z中的一種，分別對(duì)應(yīng)條款6、7或8。但在這種情況下，不得使用‘類別CWZ’判定?！庇?guó)標(biāo)準(zhǔn)BS6387：2013、BS8491：表12BS6387：2013、BS8491：2008耐火試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比IEC60331系列標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)方法對(duì)比表13IEC60331-1:2009、IEC60331-2:2009、IEC60331-3:2009試驗(yàn)方法對(duì)比民用建筑就使用性能要求上，耐火+性能必須滿足電纜經(jīng)受燃燒、機(jī)械撞擊與水火沖擊的情況保持線路的完整性：耐火C試驗(yàn)時(shí)火焰溫度為950~1000℃，燃燒時(shí)間為180min；同時(shí)應(yīng)符合BS6387、BS8491耐火性能規(guī)定耐火+水(W試驗(yàn))、耐火+機(jī)械振動(dòng)(Z試驗(yàn))。要求在同一根電纜(試樣)分別截取規(guī)定長(zhǎng)度的電纜，按C、W、Z的順序?qū)嶒?yàn)后，可認(rèn)定該電纜滿足要求。#7民用建筑電纜選擇及敷設(shè)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通用標(biāo)準(zhǔn)：規(guī)定了電纜導(dǎo)體及絕緣和敷設(shè)的選擇要求：GB51348-2019《民用建筑電氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》GB50217-2007《電力電纜工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50016-2014《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50116-2013《火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》民用建筑電氣專業(yè)規(guī)范：主要規(guī)定了非消防線路絕緣及護(hù)套的選擇要求，如低煙無鹵