電線電纜燃燒性能分級體系與試驗分析

凌峰

摘? 要：電線電纜燃燒性能檢驗分析不規(guī)范是當前制約阻燃和耐火電線電纜通則的重要因素，怎樣制定完善的電線電纜燃燒性能試驗規(guī)范成為電線電纜國家標準發(fā)展需要解決的問題。為此，該文結合電線電纜燃燒特點，結合GB31247—2014《電纜及光纜燃燒性能分級》標準對電線電纜燃燒性能分級要求、試驗組合和評價方式等問題進行分析，旨在能夠確保電線電纜的有效應用。

關鍵詞：電線電纜;燃燒性能;分級體系;試驗分析

中圖分類號：TM246? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標志碼：A

隨著社會的發(fā)展，電線電纜在人們實際生活中的應用范圍變得更加廣泛，但是從實際使用情況來看，受材料老化因素的影響電纜絕緣性下降，使電纜在運行的過程中出現(xiàn)了因為短路引起的火災。同時，電線電纜塑料絕緣層在燃燒的過程中會釋放大量的煙氣，嚴重危害了人員的疏散，不利于人體健康。根據(jù)國內外電纜行業(yè)的發(fā)展實際情況和人們安全意識的提升，阻燃型、耐火型的電纜得到了快速的發(fā)展。為了能夠更好地滿足行業(yè)發(fā)展需要，確保人們的安全，該文就電線電纜燃燒性能分級體系打造和試驗分析問題進行分析。

1 電線電纜的燃燒特點

第一，較強的隱蔽性。從電線電纜的使用情況來看，電線電纜屬于一種隱蔽性工程，一般處于建筑結構的內部，且被建筑內部的裝飾材料覆蓋，燃燒過程具有較強的隱蔽性特點，往往在發(fā)現(xiàn)火災的時候，電線電纜已經(jīng)燃燒一段時間。第二，蔓延速度快。受電線電纜外形特點的影響，電線電纜在燃燒的過程中會成為火災傳播的介質，為火災的蔓延提供了契機。第三，較強的煙氣毒性。電線電纜的外部材料大多是聚乙烯聚合體，在燃燒過程中往往會產(chǎn)生較大的煙氣，加上電線電纜多處于狹小的溝槽空間內部，在氧氣不充足的情況下很難完全燃燒。

2 國內線電纜燃燒特性和國外的差異分析

第一，電線電纜燃燒特性的低煙低毒和耐火性。國際范圍上的低煙標準是透光率超過60%的比例，從實際應用情況來看，聚烯烴材料制作的電線電纜基本符合國際標準的要求。但是我國電線電纜敷設布局和相關材料的使用原則遠遠低于國際標準。第二，電線電纜涉及火災安全性的主要技術性指標。電線電纜涉及火災安全性的主要技術性指標包括二氧化碳的熱釋放性、煙霧的毒性等。國際領域上比較關注電線電纜涉及火災安全性的主要技術性指標特性，認為控制燃燒 過程中熱量的釋放能夠在一定程度上減少火災發(fā)生的危害，而國內則是對由電線電纜控制不當所引發(fā)的火災沒有提出有效的解決對策。

3 基于GB31247—2014要求的電線電纜燃燒性能分級體系打造與試驗

當前，我國對阻燃類型電線電纜燃燒性能的研究處于發(fā)展初步階段，但是隨著燃燒理論的深化發(fā)展，以往的火焰持續(xù)時間、燃燒距離、炭化程度指標已經(jīng)不再能夠表現(xiàn)燃燒的真實過程。且隨著耗氧理論的廣泛應用，傳統(tǒng)的燃燒試驗數(shù)據(jù)逐漸被總熱釋放量和釋放速率被取代。不同系列指標下的主要參數(shù)比對情況如表1所示，根據(jù)表1的信息可以得到以下幾個方面的信息：第一，GB31247—2014和GB8624—2012對建材、電線電纜制作品的分級和建筑防火規(guī)范基本分級相一致，而GB31247—2014和GA306系列的標準差異則是比較明顯，GB31247—2—14的標準不適合應用在電線電纜制品的耐火分級。從燃燒性能角度來看，新指標的制定在一定程度上弱化了毒性和耐腐蝕性對分級結論的干擾。第二，A級電線電纜產(chǎn)品分級和建筑建材的分級相比有所簡化，基于電線電纜的基本特點，植被不燃燒性試驗所需要的試樣材料比較困難，且能夠達到A級的電線電纜產(chǎn)品較少，細化分級意義不大。第三，GB31247—2014中的B1和B2級電線電纜判定試驗方法一致，均采取了中等規(guī)模大小的實體火燃燒試驗合并小火焰引燃的組合方式，在燃燒過程中所考慮的指標參數(shù)不同。而采取GB17651的試驗方式充分體現(xiàn)了最終應用狀態(tài)的原則，在一定程度上影響了試驗方法只能獲得成束電纜垂直燃燒釋放特性的不足。第四，和GB8624—2012的標準不同，電線電纜制品的產(chǎn)煙特點被納入強化指標要求中。電線電纜制品的絕緣和護套層多為高分子有機材料，具有燃燒快、腐蝕性快、擴散性強的特點，因此，在電線電纜使用的過程中需要強化對板材制品的管理。第五，在GB31427—2014電線電纜燃燒性能分級指標中額外添加了燃燒滴落物、微粒和煙氣毒性的等級信息。考慮到電纜絕緣和護套使用有機高分子材料的特點，煙氣毒性的最高等級需要從建筑材料的ZA1降低到ZA2，在無形中相應地增加了材料腐蝕性能的等級。另外，為了能夠更好地說明和體現(xiàn)電線電纜制品包括的熱量釋放新成燃燒試驗方式，在綜合比對新舊體系標準的情況下選擇ZC-RVS450/750V2標準下的1.5 m2聚氯乙烯絕緣阻燃軟電線，開展成束燃燒試驗操作。

4 基于GB31247—2018要求的電線電纜燃燒性能試驗結果分析

第一，新舊成束燃燒試驗使用試樣數(shù)量不同，結果沒有可比性。根據(jù)GB31248—2014的要求，整個單束電纜含有11根，總計有165根，而GB18380.3規(guī)定則是需要根據(jù)阻燃類別來計算出試樣的根數(shù)。在具體操作的時候為了能夠更好地綜合比對相同時長下的試驗結果，可以根據(jù)GB18380.3的標準來將試樣的根數(shù)確定為270根。第二，新舊成束燃燒試驗方式所選擇的試驗場景和火源的功率基本保持在一致的狀態(tài)，除了試樣根數(shù)和炭化高度的不同，其他燃燒現(xiàn)象表現(xiàn)基本一致。第三，熱釋放特性。在試樣操作的時候由于外層橡膠保護套是一種可燃性物體，燃燒速度較快，在燃燒的過程中還會釋放一定的熱量。在燃燒進度加快的影響下火焰襲擊的部位會出現(xiàn)不同程度的凝結和熔融現(xiàn)象，在火焰不斷上升的影響下燃燒試樣數(shù)量會不斷減少，最終在試樣最大碳化位置高度上停止燃燒。第四，樣品外部的絕緣材料在燃燒的過程中不會出現(xiàn)明顯的抑制煙霧效果。在材料燃燒的過程中會釋放一定的熱量，且隨著燃燒的深入，進行燃氣的釋放數(shù)量會不斷增加，維持較高速率的時間范圍增大。第五，試樣火焰在不斷蔓延的過程中所釋放的速率峰值和總體釋放熱量數(shù)值達到了GB31247—2014的B1級要求。第六，雖然在新舊體系標準中對煙氣的產(chǎn)生情況做出了分級評判，但是受電線電纜制作種類繁多和結構差別的大的影響，不同分級規(guī)定下的電線電纜制品種類使用仍然存在較大的差距。

5 結語

綜上所述，該文在分析國內線電纜燃燒特性和國外的差異以及電線電纜運行基本特性的基礎上，開展了基于GB31247—2018要求的電線電纜燃燒性能分級體系打造試驗，分別從GB31247—2014標準和GB/T31284—2014標準2個小組對比分析了新標準體系和原有GA306體系對電線電纜制品燃燒性能要求差異、試驗組合差異、評價方式差異、指標范圍差異等，并以常見的電線電纜制品作為試驗研究依據(jù)開展重要參數(shù)分析，為未來電線電纜燃燒性能的綜合評價提供了重要參考支持，旨在能夠進一步提升電線電纜的應用水平。

參考文獻

[1]龔國祥.電線電纜和光纜燃燒性能評價體系[J].現(xiàn)代建筑電氣，2012（8）：I0012.

[2]楊亮，趙婧，李瑋瑜.電線電纜燃燒性能分級體系與試驗研究[J].消防科學與技術，2017（6）：748-751.

[3]曾緒斌，張紅.建筑材料燃燒性能分級體系與防火設計規(guī)范相協(xié)調的思考[J].消防科學與技術，2011，30（1）：11-16.