目前,電纜行業習(xí)慣将阻燃(FireRetardant)、無鹵低煙(yān)(LowSmokeHalogenFree,LSOH)或低鹵低煙(yān)(LowSmokeFume,LSF)、耐火(FireResistant)等具有一定防火性能的(de)電纜統稱爲防火電纜。
阻燃電纜(FlameRetardant)
阻燃電纜的(de)特點是延緩火焰沿著(zhe)電纜蔓延使火災不緻擴大(dà)。由于其成本較低,因此是防火電纜中大(dà)量采用(yòng)的(de)電纜品種。無論是單根線纜還(hái)是成束敷設的(de)條件下(xià),電纜被燃燒時(shí)能将火焰的(de)蔓延控制在一定範圍内,因此可(kě)以避免因電纜著(zhe)火延燃而造成的(de)重大(dà)災害,從而提高(gāo)電纜線路的(de)防火水(shuǐ)平。
無鹵低煙(yān)阻燃電纜(LSOH)
無鹵低煙(yān)電纜的(de)特點是不僅具有優良的(de)阻燃性能,而且構成低煙(yān)無鹵電纜的(de)材料不含鹵素,燃燒時(shí)的(de)腐蝕性和(hé)毒性較低,産生極少量的(de)煙(yān)霧,從而減少了(le)對(duì)人(rén)體、儀器及設備的(de)損害,有利于發生火災時(shí)的(de)及時(shí)救援。無鹵低煙(yān)阻燃電纜雖然具有優良阻燃性、耐腐蝕性及低煙(yān)濃度,但其機械和(hé)電氣性能比普通(tōng)電纜稍差。
低鹵低煙(yān)阻燃電纜(LSF)
低鹵低煙(yān)阻燃電纜的(de)氯化(huà)氫釋放量和(hé)煙(yān)濃度指标介于阻燃電纜與無鹵低煙(yān)阻燃電纜之間。低鹵(LowHalogen)電纜的(de)材料中亦會含有鹵素,但含量較低。
這(zhè)種電纜的(de)特點是不僅具備阻燃性能,而且在燃燒時(shí)釋放的(de)煙(yān)量較少,氯化(huà)氫釋放量較低。這(zhè)種低鹵低煙(yān)阻燃電纜一般以聚氯乙烯(PVC)爲基材,再配以阻燃劑、HCL吸收劑及抑煙(yān)劑加工而成。因此這(zhè)種阻燃材料顯著改善了(le)普通(tōng)阻燃聚氯乙烯料的(de)燃燒性能。
耐火電纜(FireResistant)
耐火電纜是在火焰燃燒情況下(xià)能保持一定時(shí)間的(de)正常運行,可(kě)保持線路的(de)完整性(CircuitIntergrity)。耐火阻燃電纜燃燒時(shí)産生的(de)酸氣煙(yān)霧量少,耐火阻燃性能大(dà)大(dà)提高(gāo),特别是在燃燒時(shí),伴随著(zhe)水(shuǐ)噴淋和(hé)機械打擊震動的(de)情況下(xià),電纜仍可(kě)保持線路完整運行。
阻燃電纜标準及等級
電纜涉及火災安全的(de)主要技術指标是CO2電纜的(de)阻燃性、煙(yān)霧的(de)密度和(hé)氣體的(de)有毒性。美(měi)國防火标準較關注前兩個(gè)問題,但是歐洲和(hé)美(měi)國對(duì)火災安全有著(zhe)*不同的(de)觀點。
美(měi)國傳統的(de)概念認爲:火災的(de)根源在于一氧化(huà)碳(CO)毒氣的(de)産生以及其後的(de)燃燒過程中CO轉化(huà)爲CO2的(de)熱(rè)釋放,因此,控制燃燒過程中的(de)熱(rè)釋放量可(kě)減少火災的(de)危害。歐洲傳統以來(lái)深信:在燃燒中産生的(de)鹵酸(HCL)釋放量、氣體腐蝕性、煙(yān)霧濃度及氣體毒性是決定人(rén)們能否安全脫離火災現場(chǎng)的(de)主要因素。
爲了(le)評定線纜的(de)阻燃性能優劣,電工委員(yuán)會分(fēn)别制定了(le)IEC60332-1、IEC60332-2和(hé)IEC60332-3三個(gè)标準。IEC60332-1和(hé)IEC60332-2分(fēn)别用(yòng)來(lái)評定單根線纜按傾斜和(hé)垂直布放時(shí)的(de)阻燃能力(國内對(duì)應GB12666.3和(hé)GB12666.4标準)。IEC60332-3(國内對(duì)應GB12666.5-90)用(yòng)來(lái)評定成束線纜垂直燃燒時(shí)的(de)阻燃能力,相比之下(xià)成束線纜垂直燃燒時(shí)在阻燃能力的(de)要求上要高(gāo)得(de)多(duō)。
IEC60332-1/BS4066-1阻燃等級(單根電線或電纜垂直燃燒測試FlameTestOnSingleVerticalInsulatedWires/Cables)
這(zhè)是單根電纜的(de)阻燃标準。試驗規定,一根60cm長(cháng)的(de)試樣垂直固定在前壁開通(tōng)的(de)金屬箱内,火焰長(cháng)度175mm的(de)丙烷燃燒器從距試樣的(de)上部固定端450mm的(de)位置上火焰錐與電纜以45度角接觸,如果試樣燃燒損壞部分(fēn)距離固定端下(xià)部不超過50mm,測試通(tōng)過。 IEC60332-3/BS4066-3阻燃等級(成束電線或電纜垂直燃燒測試FlameTestOnBunchedWires/Cables)
這(zhè)是成束電纜的(de)阻燃标準。試驗規定,成束3.5m長(cháng)的(de)電纜試樣用(yòng)鐵絲固定在梯形測試架上,試樣數量按不同分(fēn)類所要求的(de)非金屬物(wù)料決定。試樣垂直挂在燃燒爐背壁上,空氣通(tōng)過底闆上的(de)進氣口引入燃燒爐。
丙烷平面燃燒器以750℃的(de)火焰與試樣接觸,試樣在強制吹風(氣流排放5m3/分(fēn)鐘(zhōng),風速0.9m/秒)的(de)情況下(xià),必須在垂直燃燒20分(fēn)鐘(zhōng)内燃不起來(lái),電纜在火焰蔓延2.5米以内自行熄滅。IEC60332有A類、B類、C類和(hé)D類之分(fēn),以評定阻燃性能優劣。
UL阻燃标準
UL列明(míng)的(de)任何電纜經過測試驗證若符合某種防火等級,可(kě)在電纜印上UL識别字、防火等級和(hé)批準編号。
增壓級-CMP級(送風燃燒測試/斯泰鈉風道實驗PlenumFlameTest/SteinerTunnelTest)
這(zhè)是UL防火标準中要求zui高(gāo)的(de)電纜(PlenumCable),适用(yòng)安全标準爲UL910,實驗規定在裝置的(de)水(shuǐ)平風道上敷設多(duō)條試樣,用(yòng)87.9KW煤氣本生燈(300,000BTU/Hr)燃燒20分(fēn)鐘(zhōng)。合格标準爲火焰不可(kě)延伸到距煤氣本生燈火焰前端5英尺以外。光(guāng)密度的(de)峰值zui大(dà)爲0.5,平均密度值zui大(dà)爲0.15.
這(zhè)種CMP電纜通(tōng)常安裝在通(tōng)風管道或空氣處理(lǐ)設備使用(yòng)的(de)空氣回流增壓系統中,被加拿大(dà)和(hé)美(měi)國所認可(kě)采用(yòng)。符合UL910标準的(de)FEP/PLENUM材料,阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3标準的(de)低煙(yān)無鹵材料的(de)阻燃性能好,燃燒起來(lái)煙(yān)的(de)濃度低。
幹線級-CMR級(直立燃燒測試RiserFlameTest)
這(zhè)是UL标準中商用(yòng)級電纜(RiserCable),适用(yòng)安全标準爲UL1666.實驗規定在模拟直立軸上敷設多(duō)條試樣,用(yòng)規定的(de)154.5KW煤氣本生燈(527,500BTU/Hr)30分(fēn)鐘(zhōng)。合格标準爲火焰不可(kě)蔓延到12英尺高(gāo)的(de)房(fáng)間的(de)上部。幹線級電纜沒有煙(yān)霧濃度規範,一般用(yòng)于樓層垂直和(hé)水(shuǐ)平布線使用(yòng)。
商用(yòng)級-CM級(垂直燃燒測試VertialTrayFlameTest)
這(zhè)是UL标準中商用(yòng)級電纜(GeneralPurposeCable),适用(yòng)安全标準爲UL1581.實驗規定在垂直8英尺高(gāo)的(de)支架上敷設多(duō)條試樣,用(yòng)規定的(de)20KW帶狀噴燈燃燒(70,000BTU/Hr)20分(fēn)鐘(zhōng)。合格标準爲火焰不可(kě)蔓延到電纜的(de)上端并自行熄滅。UL1581和(hé)IEC60332-3C類似,隻是敷設電纜根數不同。商用(yòng)級電纜沒有煙(yān)霧濃度規範,一般僅應用(yòng)于同一樓層的(de)水(shuǐ)平走線,不應用(yòng)于樓層的(de)垂直布線上。
通(tōng)用(yòng)級-CMG級(垂直燃燒測試VertialTrayFlameTest)
這(zhè)是UL标準中通(tōng)用(yòng)級電纜(GeneralPurposeCable),适用(yòng)安全标準爲UL1581.商用(yòng)級和(hé)通(tōng)用(yòng)級的(de)測試條件類似,同爲加拿大(dà)和(hé)美(měi)國認可(kě)使用(yòng)。通(tōng)用(yòng)級電纜沒有煙(yān)霧濃度規範,一般僅應用(yòng)于同一樓層的(de)水(shuǐ)平走線,不應用(yòng)于樓層的(de)垂直布線上。
家居級-CMX級(垂直燃燒測試VertialWireFlameTest)
這(zhè)是UL标準中家居級電纜(RestrictedCable),适用(yòng)安全标準爲UL1581,VW-1.實驗規定試樣保持垂直,用(yòng)試驗用(yòng)的(de)噴燈燃燒(30,000TU/Hr)15秒鐘(zhōng),然後停止15秒鐘(zhōng),反複5次。
合格标準爲餘火焰不可(kě)超過60秒鐘(zhōng),試樣不可(kě)燒損25%以上,墊在底部的(de)外科用(yòng)棉不可(kě)被落下(xià)物(wù)引燃。UL1581-VW-1和(hé)IEC60332-1類似,隻是燃燒的(de)時(shí)間不同。這(zhè)種等級也(yě)沒有煙(yān)霧或毒性規範,僅用(yòng)于敷設單條電纜的(de)家庭或小型辦公室系統中。這(zhè)類電纜不應成捆敷設使用(yòng),必須套管。
煙(yān)密度、鹵素含量和(hé)毒性等級
IEC60754-1/BS6425-1鹵素氣體含量的(de)測定(EmissionOfHalogens)
這(zhè)是IEC和(hé)BS标準中針對(duì)氯化(huà)氫(HCL)釋放濃度的(de)規範。鹵素含氟(Florine)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘(Iodine)和(hé)放射性易揮發的(de)元素砹(Astatine),成分(fēn)的(de)毒性很高(gāo)。實驗規定,燃燒爐預熱(rè)到800℃時(shí),把一根内置1.0g試樣推入爐内,利用(yòng)氣流排放速率使HCL溶入水(shuǐ)中,再測定水(shuǐ)溶液的(de)鹵酸含量。
如果電纜材料燃燒時(shí)鹵酸(HCL)釋放量少于5mg/g時(shí),可(kě)被稱爲無鹵電纜(LSOH),如果鹵酸(HCL)釋放量大(dà)于5mg/g時(shí)而小于15mg/g時(shí),可(kě)被稱爲低鹵電纜(LSF)。值得(de)注意的(de)是,IEC60754-1方法不能用(yòng)來(lái)測定HCL含量小于5mg/g的(de)材料,即不能判定是否“無鹵”。需要判定是否*無鹵可(kě)采用(yòng)IEC60754-2方法來(lái)測定。
IEC60754-2氣體酸度測量(Corrosivity)
這(zhè)是IEC标準中針對(duì)燃燒氣體腐蝕性的(de)規範,此測試是量度在燃燒時(shí)物(wù)料所産生的(de)鹵酸氣體酸度。它通(tōng)過水(shuǐ)溶液的(de)PH值和(hé)導電率來(lái)測定。實驗規定,燃燒爐預熱(rè)到800℃,把一根内置試樣的(de)石英管推入爐内,同時(shí)開始記時(shí)。
在試樣燃燒的(de)前5分(fēn)鐘(zhōng),每隔1分(fēn)鐘(zhōng)測一次PH值和(hé)電傳導性能,接下(xià)來(lái)的(de)25分(fēn)鐘(zhōng)每隔5分(fēn)鐘(zhōng)測一次。一般無鹵電纜材料的(de)PH值會大(dà)于4.3,導電率小于10μs;PH值越少,即表示物(wù)料的(de)鹵酸氣體酸度越高(gāo)。值得(de)注意的(de)是,當HCL含量大(dà)于2mg/g而小于5mg/g(即符合IEC60754-1的(de)要求時(shí)),其水(shuǐ)溶液的(de)PH值亦小于4.3,即不符合IEC60754-2的(de)要求。
IEC61034-1/ASTME662煙(yān)密度(EmissionofSmoke)
這(zhè)是IEC和(hé)ASTM标準中針對(duì)煙(yān)密度的(de)規範。實驗由一個(gè)3m3的(de)立方體和(hé)一個(gè)帶光(guāng)源的(de)光(guāng)度測量系統組成,矩形曹内裝酒精作爲燃燒源。一個(gè)功率爲10-15m3/分(fēn)鐘(zhōng)的(de)鼓風機确保煙(yān)霧均勻分(fēn)布在一塊檔風闆上防止槽上産生火焰渦流,酒精燃燒時(shí),與光(guāng)電源相連的(de)記錄儀記下(xià)光(guāng)減弱量。
煙(yān)密度是以透光(guāng)率量度,如果能達到60%光(guāng)傳輸值(LightTransmittance),該電纜材料就達到低煙(yān)标準,透光(guāng)率越高(gāo),物(wù)料于燃燒時(shí)所釋放的(de)煙(yān)霧越少。
ISO4589-2/BS2863氧指數(OxygenIndexLOI)
這(zhè)是ISO和(hé)BS标準中針對(duì)氧指數的(de)規範。它是指在室溫下(xià),當空氣的(de)含氧量大(dà)于此氧指數時(shí),物(wù)料便會馬上燃燒。氧指數值越高(gāo)則表示物(wù)料越阻燃。假若某材料的(de)氧指數爲21%,即表示此物(wù)料處于正常室溫下(xià)亦會自動燃燒,在正常室溫下(xià),空氣的(de)含氧量爲21%,一般阻燃電纜的(de)氧指數均大(dà)于33%.
ISO4589-3/BS2782.1溫度指數(TemperatureIndexTI)
這(zhè)是ISO和(hé)BS标準中針對(duì)溫度指數的(de)規範,材料的(de)氧指數會随著(zhe)溫度升高(gāo)而下(xià)降,當氣溫升高(gāo)而物(wù)料的(de)氧指數降至21%時(shí),物(wù)料便會自動燃燒,此溫度被稱爲溫度指數。
例如,煤于室溫下(xià)的(de)氧指數爲50%,但當溫度升高(gāo)至150℃,氧指數會降至21%,此材料亦會馬上燃燒,材料的(de)溫度指數便爲150℃。一般阻燃電纜溫度指數均大(dà)于250℃。
NES713毒性指數(ToxicityIndex)
這(zhè)是英國工程NES标準中針對(duì)電纜材料燃燒時(shí)産生的(de)氣體毒性規範,毒性是指對(duì)生物(wù)體結構造成破壞或功能紊亂的(de)一種性質,毒性指數是指材料燃燒時(shí)所産生的(de)所有氣體的(de)毒性總和(hé)表現。
實驗規定,燃燒爐預熱(rè)到800℃,電纜材料中含有的(de)有毒物(wù)質會被分(fēn)别燃燒,再利用(yòng)氣流排放速率收集每種有毒氣體,然後通(tōng)過化(huà)學分(fēn)析計算(suàn)每種有毒物(wù)質的(de)含量,此指數是以數目表示其毒性。毒性指數越大(dà),此物(wù)料所釋放氣體的(de)毒性越高(gāo)。一般無鹵電纜材料的(de)毒性指數均小于5.
值得(de)注意的(de)是,低煙(yān)無鹵材料燃燒時(shí)亦會産生有毒的(de)CO,如果材料中含有P、N、S,則生成的(de)有毒氣體更多(duō),因此無鹵電纜不可(kě)稱爲無毒電纜,應稱爲低毒電纜。
CM、CMR和(hé)CMP電纜由于需要通(tōng)過嚴格的(de)UL防火标準,采用(yòng)的(de)電纜材料多(duō)含鹵素,CM和(hé)CMR電纜一般以聚氯乙烯(PVC)爲基材,而PVC材料含氯;CMP電纜一般以特氟珑聚四氟乙烯(FEP)爲基材,而FEP材料含氟。
此類含鹵線纜産生的(de)氣體毒性均較無鹵電纜大(dà)數倍,于火災安全中存著(zhe)很大(dà)的(de)隐患,可(kě)能會導緻火災現場(chǎng)多(duō)數的(de)傷亡人(rén)員(yuán)不是被燒死而是被毒氣窒息而亡。
IEC耐火等級
耐火線纜指在火焰燃燒的(de)情況下(xià)能保持一定時(shí)間的(de)正常運行,即保持線路的(de)完整性(CircuitIntegrity)。爲了(le)評定線纜的(de)阻火性能優劣,電工委員(yuán)會和(hé)英國電工委員(yuán)會分(fēn)别制定了(le)IEC331和(hé)BS6387兩個(gè)标準。相比之下(xià)BS6387在耐火能力的(de)要求上較IEC331高(gāo)得(de)多(duō)。
IEC60331阻燃等級
IEC60331-1999中,供火溫度要求爲750℃/3h級,表示在750℃下(xià)施加300伏電壓水(shuǐ)平燃燒3小時(shí)不擊穿。
BS6387阻燃等級
BS6387要求通(tōng)過水(shuǐ)平燃燒實驗、水(shuǐ)噴淋實驗和(hé)機械沖擊震動燃燒實驗。水(shuǐ)平燃燒實驗爲*650℃/3h、B級750℃/3h、C級950℃/3h和(hé)S級950℃/3min.
*表示在650℃下(xià)施加300伏電壓水(shuǐ)平燃燒3小時(shí)不擊穿;B級表示在750℃下(xià)施加300伏電壓水(shuǐ)平燃燒3小時(shí)不擊穿;C級表示在950℃下(xià)施加300伏電壓水(shuǐ)平燃燒3小時(shí)不擊穿;S級表示在950℃下(xià)施加300伏電壓水(shuǐ)平燃燒3分(fēn)鐘(zhōng)不擊穿。
水(shuǐ)噴淋燃燒實驗分(fēn)爲W級,表示在施加300伏電壓燃燒15分(fēn)鐘(zhōng)然後再淋水(shuǐ)燃燒15分(fēn)鐘(zhōng)不擊穿。沖擊震動燃燒實驗分(fēn)爲X級650℃/15min、Y級750℃/15min和(hé)Z級950℃/15min、X級表示在650℃下(xià)施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機械沖擊震動15分(fēn)鐘(zhōng)不擊穿;Y級表示在750℃下(xià)施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機械沖擊震動一次15分(fēn)鐘(zhōng)不擊穿;Z級表示在950℃下(xià)施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機械沖擊震動一次15分(fēn)鐘(zhōng)不擊穿。BS6387要求的(de)zui别型号爲CWZ.