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隔離型柔性礦物電纜在消防線路中應(yīng)用的探討

       據(jù)公安部消防局公布的近幾年火災(zāi)統(tǒng)計數(shù)據(jù)看，電氣火災(zāi)占總數(shù)的30%左右，而在各類電氣引起的火災(zāi)中， 40%以上是由電纜引起的。電纜火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，由于防火措施不完善，著火后蔓延很快，火勢兇猛，難以撲滅，不但直接燒損了大量的電纜和設(shè)備，而且消防線路一旦燒毀，無法啟動消防設(shè)施，將會造成人員的傷亡、財產(chǎn)的損失。因此，公安部于2014年頒布了GB31247-2014《電纜與光纜燃燒性能分級》，考核電纜著火后熱釋放速率、熱釋放總量、產(chǎn)煙速率、產(chǎn)煙總量、燃燒增長指數(shù)、火焰蔓延、燃燒滴落物等7項指標，防止因電纜釋放的有毒氣體及火焰在電纜上迅速蔓延造成人員傷亡；同時住建部頒布GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》，確保消防電纜在火災(zāi)中能保證180分鐘的消防供電不能斷路，保證消防設(shè)施的可靠運行，以便人員的及時疏散，減少人員的傷亡及財產(chǎn)的損失。

1.隔離型電纜的介紹

      隔離型電纜是最早阻燃電纜的一種，在電纜絕緣與外護套之間填充一層無機金屬水合物。它是一種無毒、無溴、不含鹵素的膠狀物。當電纜遇火焰襲擊時，原來呈軟態(tài)的金屬水合物逐漸轉(zhuǎn)化為不熔不燃的金屬氧化物及水（H2O）。并緊密地包覆在絕緣外，隔開了酷熱的氧氣使絕緣無法燃燒。另外，結(jié)晶水的析出，吸收了大量的蒸發(fā)潛熱又降低了外護套溫度。當外護套溫度低于起燃點（400-500℃）時，著火的電纜自行熄滅。隔離型電纜經(jīng)受住了國家標準燃燒試驗A級阻燃標準。


2.隔離型柔性礦物絕緣電纜的性能

      隔離型柔性礦物絕緣電纜是在傳統(tǒng)的耐火電纜絕緣與護套之間填充了一層隔氧層無機金屬化合物。該種電纜不僅能通過A級阻燃標準試驗而且耐火性能大大提高，能通過950℃，180min試驗，熔絲不擊穿。由于其耐火性能達到礦物絕緣電纜（BTTZ）的燃燒性能指標，因此，一些生產(chǎn)企業(yè)，將其稱為柔性礦物絕緣電纜。早期的型號是BBTRZ，由于消防線路的電纜必須能承受抗撞擊及耐水噴淋試驗，因此，在隔離型柔性礦物絕緣電纜中增加了鋁護套或不銹鋼護套，形成了隔離型鋁護套柔性礦物絕緣電纜或隔離型不銹鋼護套柔性礦物絕緣電纜，目前，市場上的隔離型柔性礦物絕緣電纜大多是在隔離電纜基礎(chǔ)上改進而成。

3.隔離型柔性礦物絕緣電纜實體爐溫試驗分析

      隔離型柔性礦物絕緣電纜在實驗室靜態(tài)試驗中均能通過950℃，180min試驗，也能承受噴淋水及抗撞擊試驗。而且由于隔氧層的隔熱效果明顯，線芯溫度增加幅度不大，有利于消防設(shè)備的熱啟動。然而，火災(zāi)現(xiàn)場，熱輻射、熱融量很大，隔離型材料在高溫環(huán)境下是否會老化，筆者專門做了一個實體爐溫實驗： 
      為了更直觀的比較各種電纜在高溫中的具體“表現(xiàn)”，我們分別對各種類型電纜短樣隨爐升溫的耐火試驗， 
      短樣試驗情況如下： 
      礦物絕緣電纜BTTZ 3×6  1根 
      普通聚氯乙烯電纜  VV 4×6  1根（穿管保護） 
      阻燃電纜ZR-VV 4×6  2根（內(nèi)1根穿管保護） 
      隔離（氧）阻燃電纜GZR-VV 4×6  2根（內(nèi)1根穿管保護） 
      隔離型柔性礦物絕緣電纜NG-A 3×6 1根 
      耐火電纜   NH-VV 4×6   2根（內(nèi)1根穿管保護）

      把電纜放進燒結(jié)氧化鎂瓷柱的燒結(jié)爐中，隨爐加熱升溫，電纜的兩端伸出爐外，分別連接電源和指示燈，以觀察失效（短路）溫度和時間，其結(jié)果如表1所示。 
表1 電纜燃燒試驗結(jié)果
       ?從本次短樣試驗結(jié)果可以清楚的看出在高溫情況下，隔離型電纜在高溫之下隔離層材料會迅速老化、失效，供電時間都沒有超過30min。隔離型鋁護套柔性礦物絕緣電纜鋁護套均化成鋁水（見下圖）。因此，無論是明敷或是穿管保護，都滿足不了消防系統(tǒng)供電線路的安全要求，只有礦物絕緣電纜，只需明敷，不需要加任何保護措施就可以完全解決問題。而且此次試驗只是靜態(tài)加熱試驗，實際火災(zāi)情況電纜不但要經(jīng)受火焰，還要經(jīng)受重物下落沖擊，及水噴淋等，條件更加酷苛，有些國外電纜燃燒試驗標準就規(guī)定有沖擊和水噴淋的要求，如BS6387與AS3103等。
4.消防線路電纜的選擇

       礦物絕緣電纜（Mineral Insulated Cables），由礦物材料氧化鎂和金屬材料銅所組成。由于構(gòu)成的材料全部都是無機物，因此它不存在老化問題，也不會引發(fā)火災(zāi)或傳播火焰，更不會放出煙霧、鹵素以及任何有害、有毒氣體，是目前能通過GB31247《電纜與光纜燃燒性能分級》A級不燃性電纜。 
       由于其獨特的制造方式，使氧化鎂絕緣料高度緊密地壓實在電纜的無縫銅護套中，與線芯、護套共同形成密實的一體，可經(jīng)受巨大的外界沖擊力及劇烈的機械破壞而不會被損壞，即使在其外徑變形到原來的三分之二的情況下仍可正常工作。此外，其緊密的結(jié)構(gòu)阻礙了火焰、氣體或蒸汽在電纜傳播和通過。因此，在爆炸及其它危險場所，它又屬于一種本質(zhì)安全型產(chǎn)品。 
       氧化鎂絕緣材料的熔點高達2800℃，在這個溫度以下其絕緣性能它不會發(fā)生明顯變化，而銅的熔點為1083℃，也就是說只要不達到銅的熔化溫度，電纜就不會受到破壞，仍可繼續(xù)運行。礦物絕緣電纜的長期使用溫度也可達250℃，在此溫度下，壽命達數(shù)百年。 
       由此可見，礦物絕緣電纜具有防火、耐高溫、使用壽命長、零污染、防爆、機械強度高、防水、耐腐蝕等特性，特別適合建筑物中安全要求特高的消防系統(tǒng)等要害部位以及各種條件惡劣的危險區(qū)域中使用。

5.礦物絕緣電纜在國內(nèi)、外有關(guān)建筑物消防設(shè)施及重要部位的使用規(guī)定或推薦使用情況

    ◆ 國際標準GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》明確了礦物絕緣類不燃性電纜可以直接敷設(shè)
    ◆ 國家標準JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》規(guī)范明確了特級建筑應(yīng)采用礦物絕緣電纜。
    ◆ 國家標準GB50157-2014《地鐵設(shè)計規(guī)范》明確了火災(zāi)時需要保證供電的配電線路應(yīng)采用耐火電纜或礦物絕緣電纜。
    ◆ 英國標準BS 5839《建筑物的火警探測和報警系統(tǒng)》在電纜佈線和其它內(nèi)部連接一節(jié)中，推薦使用的電纜型號符合BS 6207的帶有或沒有PVC外套的礦物絕緣銅護套電纜；
    ◆  澳大利亞標準AS 3000《線路規(guī)則》規(guī)定消防設(shè)備和電梯規(guī)定可使用的電纜菜單為礦物絕緣電纜；
    ◆ 澳大利亞標準AS 2293《建筑物中應(yīng)急撤離照明》定對回路用線為礦物絕緣電纜；
    ◆ 澳大利亞標準AS 1668《機械通風和空調(diào)法規(guī)》要求對所有通風設(shè)備的佈線、基本控制線路和探測器線路均要用礦物絕緣銅護套電纜或其它認可的防火方法。
    ◆ 英國標準BS 5266-1：1999《應(yīng)急照明——第1部分：電影院及用于娛樂的特殊建筑物外的其它建筑物的應(yīng)急照明》規(guī)定用于備用電源和逃生照明之間連接的電纜必須是具有特有的抗火焰沖擊和自然傷害的電纜符合BS-6207-1標準的礦物絕緣銅護套電纜。該電纜可以帶或不帶PVC外護套敷設(shè)。
    ◆ 美國國家標準NFPA 70《國家電氣法規(guī)》法規(guī)中規(guī)定礦物絕緣電纜可作如下使用：
                  a．作為電源線； 
                  b．作為分支線路； 
                  c ．用于干燥場所； 
                  d．用于潮濕場所； 
                  e．埋在泥灰中； 
                  f．埋在混凝土或磚石中； 
                  g．地下（用適當保護以防傷害）； 
                  h．暴露在石油或汽油中； 
                  i．在危險區(qū)域； 
                  j．在任何對銅護套沒有損害的腐蝕場所。

結(jié)束語

       綜合前面的介紹，礦物絕緣電纜在消防設(shè)施、重要場所及危險區(qū)域的應(yīng)用，有其優(yōu)越的技術(shù)及安全性能。它的使用，可以極大地提高電氣線路的安全等級，為避免電氣火災(zāi)的發(fā)生及在火災(zāi)條件下消防設(shè)施的正常運行和人員的營救、逃生提供了技術(shù)保障。同時，礦物絕緣電纜的使用又具有良好的經(jīng)濟性，并能夠產(chǎn)生極大的社會效益。因此，礦物絕緣電纜應(yīng)該在消防設(shè)施、重要場所及危險區(qū)域的電氣線路中占據(jù)它應(yīng)有的位置。 
       國內(nèi)外許多國家標準或規(guī)范對礦物絕緣電纜的應(yīng)用都作了詳細的規(guī)定，而近幾年，市場上出現(xiàn)的各種隔離型柔性礦物絕緣電纜都是隔氧層電纜的派生產(chǎn)品，不是真正的礦物絕緣不燃性電纜，其綜合性能指標達不到GB31247 A級不燃性指標。因此無法明敷設(shè)。很多人對它還不甚了解，對安全要求極高的建筑以及一些重要部位（如消防系統(tǒng)等），如果采用隔離型柔性礦物絕緣電纜，勢必會給以后造成一些隱患，甚至會出現(xiàn)重大的消防安全事故。 
       為了更好的配合國內(nèi)建設(shè)需要，向國際先進的標準和規(guī)范靠攏，提高電氣線路的安全等級，減少電氣火災(zāi)事故的發(fā)生及損失，我們國家有必要加快制定新的針對各種不同要求的建筑物電氣標準或規(guī)范，對消防用電纜應(yīng)“重國家產(chǎn)品標準的電纜、輕性能指標”，因為有些電纜在實驗室的靜態(tài)燃燒性能指標與火災(zāi)現(xiàn)場的燃燒性能指標是不一致的。國內(nèi)一些火災(zāi)事故（如上海外灘金融中心、貴州會展中心等）也驗證了，采用符合950℃180min的電纜，在火災(zāi)中隔氧層材料迅速老化，電纜全部燒毀失效。隔離型電纜適合使用在有阻燃要求的場所，不適合在950℃180min消防線路使用。


參考文選：

1、JGJ16-2008《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》 
2、GB31247《電纜與光纜燃燒性能分級》 
3、GB50016-2014《建筑設(shè)計防火規(guī)范》 
4、公安部四川消防科研所  王  炯《礦物絕緣電纜的應(yīng)用與規(guī)范修訂》 
5、公安部四川消防科研所馮軍《阻燃與耐火電纜標準、規(guī)范及應(yīng)用情況》 
6、華夏出版社《礦物絕緣電纜》 
7、馬國棟《電線電纜載流量》