论文部分内容阅读
摘 要：本文通过对建筑设施和人口相对密集的城镇街道、厂矿企业等用户配电变压器电缆使用情况，提出了柔性矿物绝缘防火电缆的设计与应用的理念，满足实际应用。
关键词：防火电缆；标准；设计
1 柔性矿物绝缘防火电缆设计理念
由于电力电缆需穿越建筑设施和人口相对密集的区域，而这些区域的电力电缆因受复杂自然因素的影响更易发生电力事故，为了使电力事故不会酿成火灾，或在遭受火灾破坏的情况下不会使电力电缆酿成次生事故，要求电力电缆需具有可靠的防火功能。其作用是，当发生火灾时，火灾报警线路和重要供电线缆能在规定的火焰温度下，保持规定时间内的正常持续供电，以利于开展消防救援，尽量减轻人员伤亡和经济损失。因此，提高耐火温度和延长燃烧时间，成为防火电缆设计最重要的技术理念。
2 柔性矿物绝缘防火电缆设计标准
目前，矿物绝缘电缆设计标准有GB 13033《额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端》、JG/T 313《额定电压0.6/1 kV及以下金属护套无机矿物绝缘电缆级终端》国家标准。近几年，为了提高电气线路的安全等级，减少电气火灾事故的发生及损失，国家建设部、公安部以及有些地方政府相继出台了电气设计规范，并明确规定在重要电气线路或场所应采用矿物绝缘电缆，进一步拓宽了矿物绝缘电缆的应用范围。如上海、重庆等已经在分别发布的《民用建筑电线电缆防火设计规程》、《民用建筑电线电缆防火设计规范》中提出了特级场合必须使用矿物绝缘防火电缆的要求。
3 柔性矿物绝缘防火电缆试验标准
目前，国内耐火电缆燃烧试验现用的国家标准和行业标准有4个版本：GB 19666、GB/T 12666、GB/T 19216.21以及GA 306.2。国外耐火电缆采用BS 6387-2013标准试验方法，试验主要包括3个项目：①C级：被试电缆直接在950±40℃火焰中进行耐火试验。②W级：被试电缆在650±40℃火焰中进行耐火试验，同时使用喷水装置直接向电缆上洒水。③Z级：被试电缆直接在950±40℃火焰中进行耐火试验，同时间接施加机械冲击。由于其试验的科学性，目前在我国已获得市场的引用和认可。
4 柔性矿物绝缘防火电缆的结构设计
矿物绝缘的结构一般包括铜芯导体1，矿物绝缘层2（兼耐火层），绝缘加强层3；由铜芯导体1、矿物绝缘层2和绝缘加强层3构成绝缘线芯，由多根绝缘线芯绞合构成电缆缆芯，缆芯内设有防火隔热填充层4；缆芯外依次设有成缆绕包层5、内护层6、挡火层7、护套层8。
5 矿物绝缘的选择
5.1 绕包耐火包带
目前，国内制造的符合该标准的耐火电缆，一种是包覆在导体上的云母带，其主要原料是金云母或合成云母；另一种是陶瓷化耐火复合带，是由陶瓷化耐火硅橡胶和耐高温玻璃纤维布压延复合而成。用这两种防火绕包材料的耐火电缆，均可达到我国国家标准GB 12666.6耐火电缆燃烧试验要求。
5.2 挤包陶瓷化柔性矿物绝缘
陶瓷化柔性矿物绝缘是指在电缆导体外挤包一层陶瓷化硅橡胶，在保证电缆绝缘性能的同时具有耐火特性，在650℃及以上火焰或无焰条件下开始变硬，最高可达3000℃，随着温度升高，迅速被烧成陶瓷状坚硬的完整壳体，烧蚀时间越长、温度越高、壳体越坚硬，燃烧后的坚硬壳体铠装对线路起到保护作用。
6 矿物填充层及挡火层的设计
柔性矿物绝缘防火电缆光靠绝缘的设计的远远不能满足BS 6387-2013要求。其主要还包括填充层和铠装层的设计。
6.1 矿物填充层的设计
目前，一般都采用金属水合物氢氧化铝或氢氧化铝作为柔性矿物绝缘防火电缆的填充材料，金属水合物降解温度为350℃左右，低于350℃传热，该金属水合物会释放出游离水，350℃温度传热到该金属水合物时将释放大量水分子，吸收大量热，降低电缆内部温度。水分子释放殆尽时该金属水合物形成多孔介质化合物，多孔介质其本身具有优异的隔热性能，阻止热量进一步传递，延缓温度上升速度。填充工序采用挤出方式填充，填充前根据电缆成缆外径实际测量值设计挤出模具，保证了填充的完整性和连续性。填充后重叠绕包无卤玻纤带绝热层，确保填充层被完整包裹在绝热层内。在试制过程中，该工序得到良好的控制，填充后无失圆、漏包等不良现象。
6.2 挡火层的设计
挡火层一般起到挡火并保护内部结构完成性的作用，为满足BS 6387-2013标准要求，并使得电缆的弯曲更容易，敷设更加方便，转弯灵活，尤其对于一些原有空间非常狭窄的建筑改造场合，可以轻易绕开障碍物，节省电缆长度，目前市场上柔性矿物绝缘防火电缆一般采用铝合金带联锁铠装、铜带轧纹纵包氩弧焊接作为挡火层，同时作为非磁性金属材料，可以减弱普通钢带铠装带来的涡流损耗效应，能减少线路的电能损耗。
7 结论
本文通过对电缆的防火性能的设计、各种试验标准的探讨和研究分析，提出了可行性的矿物填充层和挡火层等方面的防火，有效的实现了电缆防火性能的可实现性，并切实应用到实际生产和建筑区域，极大了提高了人类生存环境的安全性和舒适性，避免了电缆在使用中出现短路，导致各种火灾的发生。
参考文献
[1]陶天宝.矿物绝缘预制分支防火电缆的设计和制造[J].光纖与电缆及其应用技术，2016，（2）：10-12.
[2]刘群，刘艳芬，李德玲，等.耐火电力电缆结构设计及生产工艺的探讨[J].电线电缆，2001，（5）：24-25.
（作者单位：安徽太平洋电缆股份有限公司）
关键词：防火电缆；标准；设计
1 柔性矿物绝缘防火电缆设计理念
由于电力电缆需穿越建筑设施和人口相对密集的区域，而这些区域的电力电缆因受复杂自然因素的影响更易发生电力事故，为了使电力事故不会酿成火灾，或在遭受火灾破坏的情况下不会使电力电缆酿成次生事故，要求电力电缆需具有可靠的防火功能。其作用是，当发生火灾时，火灾报警线路和重要供电线缆能在规定的火焰温度下，保持规定时间内的正常持续供电，以利于开展消防救援，尽量减轻人员伤亡和经济损失。因此，提高耐火温度和延长燃烧时间，成为防火电缆设计最重要的技术理念。
2 柔性矿物绝缘防火电缆设计标准
目前，矿物绝缘电缆设计标准有GB 13033《额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端》、JG/T 313《额定电压0.6/1 kV及以下金属护套无机矿物绝缘电缆级终端》国家标准。近几年，为了提高电气线路的安全等级，减少电气火灾事故的发生及损失，国家建设部、公安部以及有些地方政府相继出台了电气设计规范，并明确规定在重要电气线路或场所应采用矿物绝缘电缆，进一步拓宽了矿物绝缘电缆的应用范围。如上海、重庆等已经在分别发布的《民用建筑电线电缆防火设计规程》、《民用建筑电线电缆防火设计规范》中提出了特级场合必须使用矿物绝缘防火电缆的要求。
3 柔性矿物绝缘防火电缆试验标准
目前，国内耐火电缆燃烧试验现用的国家标准和行业标准有4个版本：GB 19666、GB/T 12666、GB/T 19216.21以及GA 306.2。国外耐火电缆采用BS 6387-2013标准试验方法，试验主要包括3个项目：①C级：被试电缆直接在950±40℃火焰中进行耐火试验。②W级：被试电缆在650±40℃火焰中进行耐火试验，同时使用喷水装置直接向电缆上洒水。③Z级：被试电缆直接在950±40℃火焰中进行耐火试验，同时间接施加机械冲击。由于其试验的科学性，目前在我国已获得市场的引用和认可。
4 柔性矿物绝缘防火电缆的结构设计
矿物绝缘的结构一般包括铜芯导体1，矿物绝缘层2（兼耐火层），绝缘加强层3；由铜芯导体1、矿物绝缘层2和绝缘加强层3构成绝缘线芯，由多根绝缘线芯绞合构成电缆缆芯，缆芯内设有防火隔热填充层4；缆芯外依次设有成缆绕包层5、内护层6、挡火层7、护套层8。
5 矿物绝缘的选择
5.1 绕包耐火包带
目前，国内制造的符合该标准的耐火电缆，一种是包覆在导体上的云母带，其主要原料是金云母或合成云母；另一种是陶瓷化耐火复合带，是由陶瓷化耐火硅橡胶和耐高温玻璃纤维布压延复合而成。用这两种防火绕包材料的耐火电缆，均可达到我国国家标准GB 12666.6耐火电缆燃烧试验要求。
5.2 挤包陶瓷化柔性矿物绝缘
陶瓷化柔性矿物绝缘是指在电缆导体外挤包一层陶瓷化硅橡胶，在保证电缆绝缘性能的同时具有耐火特性，在650℃及以上火焰或无焰条件下开始变硬，最高可达3000℃，随着温度升高，迅速被烧成陶瓷状坚硬的完整壳体，烧蚀时间越长、温度越高、壳体越坚硬，燃烧后的坚硬壳体铠装对线路起到保护作用。
6 矿物填充层及挡火层的设计
柔性矿物绝缘防火电缆光靠绝缘的设计的远远不能满足BS 6387-2013要求。其主要还包括填充层和铠装层的设计。
6.1 矿物填充层的设计
目前，一般都采用金属水合物氢氧化铝或氢氧化铝作为柔性矿物绝缘防火电缆的填充材料，金属水合物降解温度为350℃左右，低于350℃传热，该金属水合物会释放出游离水，350℃温度传热到该金属水合物时将释放大量水分子，吸收大量热，降低电缆内部温度。水分子释放殆尽时该金属水合物形成多孔介质化合物，多孔介质其本身具有优异的隔热性能，阻止热量进一步传递，延缓温度上升速度。填充工序采用挤出方式填充，填充前根据电缆成缆外径实际测量值设计挤出模具，保证了填充的完整性和连续性。填充后重叠绕包无卤玻纤带绝热层，确保填充层被完整包裹在绝热层内。在试制过程中，该工序得到良好的控制，填充后无失圆、漏包等不良现象。
6.2 挡火层的设计
挡火层一般起到挡火并保护内部结构完成性的作用，为满足BS 6387-2013标准要求，并使得电缆的弯曲更容易，敷设更加方便，转弯灵活，尤其对于一些原有空间非常狭窄的建筑改造场合，可以轻易绕开障碍物，节省电缆长度，目前市场上柔性矿物绝缘防火电缆一般采用铝合金带联锁铠装、铜带轧纹纵包氩弧焊接作为挡火层，同时作为非磁性金属材料，可以减弱普通钢带铠装带来的涡流损耗效应，能减少线路的电能损耗。
7 结论
本文通过对电缆的防火性能的设计、各种试验标准的探讨和研究分析，提出了可行性的矿物填充层和挡火层等方面的防火，有效的实现了电缆防火性能的可实现性，并切实应用到实际生产和建筑区域，极大了提高了人类生存环境的安全性和舒适性，避免了电缆在使用中出现短路，导致各种火灾的发生。
参考文献
[1]陶天宝.矿物绝缘预制分支防火电缆的设计和制造[J].光纖与电缆及其应用技术，2016，（2）：10-12.
[2]刘群，刘艳芬，李德玲，等.耐火电力电缆结构设计及生产工艺的探讨[J].电线电缆，2001，（5）：24-25.
（作者单位：安徽太平洋电缆股份有限公司）