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，人們開始重視研究、開發(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、阻燃包帶等四類電纜防火保護(hù)產(chǎn)品。

1、阻燃電線電纜、耐火電線電纜

1.1阻然電線電纜、耐火電線電纜的基本特性

阻燃電線電纜：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電纜、聚乙烯電線電纜及交聯(lián)聚氯乙烯電線電纜。耐火電線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別不同同樣分為上述幾類耐火電纜。

1.2阻燃聚氛乙烯電纜及阻燃聚烯烴類電纜的阻燃機(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。由于烴類中不含有鹵根，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。