一、前言 电线、电缆是电力事业的重要组成部分，在国民经济发展中的应用越来越广，地位日益上升。随着电力工业的发展，发供电企业的日益增多，以及近代工厂的大型化，城市建筑的高层化，家用电器的普及城市市容、环境保护和特殊安全的要求，使电力电缆的应用日益广泛，但据公安部分的调查资料表明，由电线、电缆本身故障引起的火灾和外部火源引燃电缆并蔓延而造成的火灾占电气火灾的40%，如表一。并且此类火灾损失巨大，例如：1979年12月福建某220kV变电所，室外主变220kV电流互感器A相爆炸，电缆沟起火，火势很大，逐渐向控制室蔓延，幸亏电缆沟入控制室的洞口被封堵才使大火未能烧及主控室，然而户外段电缆全部烧毁。国外类似事故有，1975年2月13日晚，座落在美国纽约市的110层411米高的“世界贸易中心”大厦第11层突然起火，烧毁通信电缆，经由未封堵的孔洞延燃并波及动力电缆，沿着竖井使火灾从9层直达19层，火灾中心的11层楼着火面积836m
2，电话盘全部被毁；造成巨大损失。因此，电缆的防火问题引起了普遍关注。因此，对电线、电缆进行防火和阻燃处理及对其燃烧特性进行测定及正确选型显得日益重要。表1 2002年、2003年火灾情况统计表原因 年份电气放火违章操作用火不慎吸烟玩火自然雷击不明其他2002年1543017901390144207500238036060287068202003年131302430145012830881056204506021308510
二、电线、电缆火灾危害性及发生原因 1.电线、电缆火灾危害性 引起电线电缆火灾的原因主要有电线短路、过负荷、接触不良以及外部火源等。发生火灾后，一方面不能保证线路的正常供电，导致电梯、应急照明、自动报警和灭火系统等无法正常工作，给救援疏散工作带来了一定的困难。另一方面，由于电线电缆的护套和绝缘是由各种聚合物组成的，这些高组物在发生火灾后能够迅速发生加热熔融、分解、可燃气体引燃、燃烧和扩散四个阶段，造成了其在火灾中暴露以下不足： （1）生成烟气量大 高聚物在燃烧时产生大量的烟和有毒气体，这不仅造成可见度的降低，影响了人民疏散和火灾扑救，而且有毒气体直接威胁着火场人民的生命安全。实验表明，一根1米长的约含0.85kgPVC电缆，从着火起产生的烟在不到5分钟内可完全笼罩100m
3的房间，常用塑料分解见下表： 表二 聚乙烯和聚氯乙烯塑料分解产物 性质 分解产物 塑料 聚乙烯PE CO CO2 CH4 HCHO CH3CHO 聚氯乙烯PVC CO CO2 HCL CH4 HCHO CH3CHO （2）产生腐蚀性气体，造成“二次危害” 聚氯乙烯分解产生的HCL等气体不但具有毒性，同时对火灾现场的电子、电气设备等具有腐蚀作用，大大降低了设备的安全性和使用寿命。 （3）放热量大 以锥形量热仪测定的数据表明，未阻燃的PP的总是热量约为91.32MJ/M3，如此大的高温辐射对人员的危害性是不言而喻的。因此《民用建筑电气设计规范》第24.8.2条规定“超高层建筑内电力、照明自控线路应采用阻燃电线电缆，一类高、低层建筑内的消防用电设备，宜采用阻燃电线电缆”。 另外，电缆主要通过“竖井”、“封闭沟道”，由于“烟囱”或“轰燃”效益，火势蔓延会更加惊人。而且在电缆火灾中，会伴有聚氯乙烯热分解，释放大量HCL、CL2、HCLO、CO、CO2等，将会对周围地区及火灾范围内的生物造成致命的伤害。 2、电线、电缆火灾的发生 电缆的种类和材料而言，无论是过去的油纸电缆还是现在的全塑电缆，从绝缘层的电缆之、交联聚乙烯、乙丙橡皮等材料到油麻、聚氯乙烯外护套材料，都是易燃性物质。特别是高分子聚合材料在一定温度下会发生熔融，当局部电缆着火燃烧达到高温，而且超过邻近电缆着火温度时，就会导致电缆群体延燃。电缆着火因素较多，主要有以下几点： （1）对电缆防火认识滞后。由于我国电缆施工规范出台较晚，80年代以前电缆防火标准不高，有的甚至根本没有防火措施。目前，各设计院在电缆防火标准不高，有的甚至根本没有防火措施。目前，各设计院在电缆防火方面刚刚起步，设计内容还不够全面和完善。电缆防火问题还没有引起施工安装人员和运行管理人员应有的重视。长期以来一些单位对电缆隧道和电缆夹层以及高低压电气柜的电缆穿越孔不作任何封堵，有些单位只有沥青等材料简单封堵处理，这样既达不到防火要求又不符合消防规范。 （2）电缆安装施工不当。当电缆敷设时，由于施工人员不懂或没能严格按操作规程和工艺要求施工，常因刮、碰、压、扭而造成电缆外护层损伤，易进水受潮。在运行时绝缘层就可能被击穿产生电弧，引起燃烧发生火灾。 （3）接头工艺不精。由于有些电缆技工素质不高，工艺水平较差，特别是对电缆附件新品种、新技术、新材料、新工艺了解不祥，对导体连接机理不明、工艺操作时不注意卫生，对杂志、污物等清理不够，易造成界面接触不好；对接头制作质量要求不高，防火措施较少，以致在故障情况下，受高电压、大电流的冲击后，往往导致接头爆炸起火。 （4）电缆接地不良。由于对电缆接地的重要性认识不足，对接地质量重视不够，接地线焊接不牢，接地不良，阻值偏大，因而造成电缆接地故障电流比正常短路电流小，使电流保器不能及时切断故障，而出现电弧、电火花。据有关资料介绍，0.15A电流的电弧、电火花的局部高温即可引起可燃物质起火。 （5）运行管理不当。电缆巡检制度不完善或执行不力，使得许多火灾隐患不能及时发现与排除；电缆载流量选择不当，造成部分电缆长期满负荷或经常超负荷运行，使温升过高；操作人员误操作或违章操作引起短路或过负荷使电缆热量成倍增加，导致绝缘老化或损坏而击穿起火。 （6）电缆密集度过大。在新增和技改项目设计中，考虑降低费用多，采取防火措施少，造成电缆敷设过于集中、混杂、堆压严重，散热不良，尤其是将起燃后会产生剧毒烟雾的中低压电缆与高压电缆一起敷设，往往造成一点故障连续烧崩的严重后果。
三、电线、电缆的阻燃处理 1.阻燃电缆介绍 一般将阻燃电缆、低烟无卤性阻燃电缆、耐火电缆等具有某种防火性能的电缆统称防火电缆。这些产品由于其制造技术、性能等不同，其应用的范围也不同。 （1）普通阻燃电缆。此种电缆制造简单，成本低，用量最大。这种电缆的特点是在成束敷设的条件下，电缆被燃烧时能将火焰的蔓延控制在一定范围内，因此可以避免重大灾害，提高电缆线路的防火水平。阻燃电缆分A、B、C三类，但从电缆的表面和内部结构元件，用目力是无法区分的，因此选择合格的电缆制造厂是保证阻燃电缆质量的关键。不同等级的阻燃电缆，使用场合有所不同，一般应根据电缆敷设的密集度、使用场合、安全性要求等来选用。A类的试样根数应使每米电缆所含的非金属材料的总体积为7L，B类为3.5L，C类为1.5L；外火源拆除后，电缆炭化后部所达到的高度应不超过2.5m。很显然，A类的阻燃性能最优。 （2）低烟无卤阻燃电缆。由于普通阻燃电缆燃烧时释放出大量的浓烟和氯化氢等有毒气体，这对人员的撤离和消防工作的影响，比直接燃烧的危险性更大。无卤燃烧电缆无论是绝缘、护套、还是辅助材料，都必须全部采用无卤材料，以保证其烟腐蚀性、氯化氢气体释出量及烟浓度符合产品要求。由于无卤阻燃电缆在制造中加入一些特殊添加剂，其机械性能比普通电缆稍差，在电缆敷设安装中应加以注意。 （3）低烟低卤阻燃电缆。此种电缆的氯化氢气体释出量和烟浓度指标以及电缆价格均介于普通阻燃电缆与无卤阻燃电缆之间。这是一种过渡产品，最终将被低烟无卤电缆所取代。 （4）耐火电缆。所谓耐火电缆是指在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧，在一定时间内仍能保持正常运行的性能。耐火电缆与阻燃电缆的主要区别在于它能够在火灾发生后的一段时间内维持正常供电。 耐火电缆主要有三种类型，其产品结构、材料及制造工艺各不相同。一种是矿物绝缘电缆，采用无机物氧化镁做绝缘，无缝铜管做护套，经特殊工艺的特殊性，决定了该产品具有优良的防火、防爆、耐高温、耐腐蚀等特性，应用于要求特别安全或高环境温度、高辐射强度的场所，如GB50217规定在耐火要求高且敷设安装和经济性能能接受的情况，可采用不燃框物绝缘电缆。2.阻燃机理目前，郭国内用量最大的塑料绝缘电缆均为含氯阻燃电缆，它是以氯作为阻燃剂使电缆达到阻燃的目的。含氯阻燃电缆的阻燃机理如下： 当外部火焰作用电缆外护套，温度达到450摄氏度时，以聚氯乙烯为基材的护套在高温下软化、熔融、裂解、气化等，出现两种低分子组分：RH和HCL。RH与空气中的氧发生下列反应：从上述反应式中不难看出O2和 分别同RH有机物反应，放出大量的热，只要有RH有机物存在 不减，燃烧现象不断延续。但是它还有抑制燃烧，阻止延燃的作用，即活性羧基 与氧化物的反应：HCL同 反应后生成游离的氯离子和水蒸气，而游离的氯离子相互结合有生成氯气，由于生成物本身不燃，而且在燃烧反应中能稀释空气中的氧和活性羧基的浓度。因此，聚氯乙烯电缆不能阻燃，完全取决于上述方面。 化学反应是哪个起主导作用，取决于单位时间 的增加量是正还是负，当 大于0时就燃烧，大得越多，燃烧就越剧烈，反之亦然。 为了抑制 的增加量，一般在普通聚氯乙烯材料中添加含卤量大的十溴联苯醚或氧化石蜡作为阻燃剂，使普通聚氯乙烯的氧指数达到百分之32以上，增加了聚氯乙烯为基材电缆的阻燃能力。根据大量的实验数据得到，阻燃聚氯乙烯电缆的透光率均在10%以下，其浓度使人的视力看不到两米内电缆的燃烧，因此一旦发生火灾，使人看不见安全通道，而且浓烟中毒性气体使人窒息身亡。阻燃聚氯乙烯电缆燃烧时产生的HCL、CL2等气体严重威胁人们的生命安全。无论从消防角度还是环保角度考虑逐步限制其使用。 为了使聚烯烃中加入氢氧化铝或氢氧化镁。该材料制成的电缆在燃烧过程中，由于它们分解产生的水蒸气不但能稀释燃烧区的热空气中的氧气还能带走大量的气化热，是燃烧材料表面的温度下降，从而抑制活性羧基的生成速度，最后导致火焰自熄。阻燃聚烯烃中的水是由混合在聚烯烃中的氢氧化铝或氢氧化镁受热分解得到的。 3.阻燃环境 从阻燃的效果看，含有卤素的聚合物，特别是加有溴化物的聚氯乙烯电缆，能达到良好的阻燃效果，但它有致命的缺陷就是一旦着火，生成的卤化物具有强烈的窒息性，在燃烧的过程中还伴有大量的浓烟产生。此外，卤化氢气体与反应中产生的水结合，形成强烈的酸雾，对人和环境构成第二次污染，因此，有些重要的场合如：核电站等已禁止使用含卤材料，必须全部采用无卤阻燃材料。另外，使用低卤阻燃电缆、低烟无卤阻燃电缆费用较高，很难大范围推广，所以要研制既有有效又低廉的阻燃电缆是其发展方向。 4.对电线、电缆的防护处理 电缆防火措施是减少电缆着火延燃的重要手段。主要以以下几种方法为主： （1）封堵。防火封堵是采用防火堵料将电缆穿越出的小缝进行堵赛，防止电缆着火延燃。对电缆沟与电气盘箱柜的连接处，电缆贯穿隔墙、楼板的孔洞等，均需采用有效阻燃封堵。对电缆根数较多的成束电缆穿越部位的封堵，最好采用渗透性强、发泡时胀力大，密封性能、防水作用好，而且可拆除性好、方便增补电缆的防火堵料。 (2)分隔。防火隔墙可将厂电缆隧道、电缆沟道分割成小区段，将着火区间尽量缩小，采用逆光价廉的耐火材料诸如耐火隔板、硅酸铝纤维毡、防火堵料、防火涂料等。防火隔墙用矿渣棉筑成，防火堵墙在隧道中与防火门配套使用。若沟内电缆纵横交叉而又秘密处，宜建阻火包大型竖井，采用耐火隔板或两侧电缆支架采用防火堵料充填。人行道可采用耐火隔板或用钢板盖板；一般竖井若电缆排列整齐时可采用耐火隔板，否则可采用防火堵料充填，亦可采用阻火包充填。为了便于电缆新增与更换，防火隔墙应简易而便于拆卸。 （3）涂层。涂刷防火涂料，可避免电缆着火后延燃。防火阻燃带施工方便，不易脱落，适应性强，价格便宜，其性能与防火涂料相似。在进入柜体的电缆至终端头部分，在隔火墙两侧2-3m区域内将所有电缆涂刷三遍防火涂料或包防火阻燃带，组成综合防火分隔措施。防火涂料的阻火效果与涂层厚度和可燃质有关，因此，防火涂料的使用与隔、堵等防火措施配合起来，才能显示它的优越性。 （4）分流。大型变电所、降压站、中央控制室，对已建成的电缆敷设密集的部位应考虑进行分流改造，建立双通道或多通道，将电缆分散布置，排列有序，保持时间，以防止一根电缆出现故障，波及其它，影响全局。
四、实验部分[1] [2] 下一页
本文关键字：电缆 电线 电工手册，电工技术 - 电工手册
