目前,電纜行業(yè)習(xí)慣將阻燃(FlameRetardant)、低煙無鹵(LSOH)、耐火(FireResistant)等具有一定防火性能的電纜統(tǒng)稱為防火電纜。
阻燃電纜(FlameRetardant)
阻燃電纜的特點(diǎn)是延緩火焰沿著電纜蔓延使火災(zāi)不致擴(kuò)大。由于其成本較低,因此是防火電纜中大量采用的電纜品種。無論是單根線纜還是成束敷設(shè)的條件下,電纜被燃燒時(shí)能將火焰的蔓延控制在一定范圍內(nèi),因此可以避免因電纜著火延燃而造成的重大災(zāi)害,從而提高電纜線路的防火水平。
低煙無鹵電纜的特點(diǎn)是不僅具有優(yōu)良的阻燃性能,而且構(gòu)成低煙無鹵電纜的材料不含鹵素,燃燒時(shí)的腐蝕性和毒性較低,產(chǎn)生極少量的煙霧,從而減少了對人體、儀器及設(shè)備的損害,有利于發(fā)生火災(zāi)時(shí)的及時(shí)救援。低煙無鹵阻燃電纜雖然具有優(yōu)良阻燃性、耐腐蝕性及低煙濃度,但其機(jī)械和電氣性能比普通電纜稍差。
耐火電纜(FireResistant)
耐火電纜是在火焰燃燒情況下能保持一定時(shí)間的正常運(yùn)行,可保持線路的完整性(CircuitIntegrity)。耐火阻燃電纜燃燒時(shí)產(chǎn)生的酸氣煙霧量少,耐火阻燃性能大大提高,特別是在燃燒時(shí),伴隨著水噴淋和機(jī)械打擊震動的情況下,電纜仍可保持線路完整運(yùn)行。
◎阻燃電纜標(biāo)準(zhǔn)及等級
電纜涉及火災(zāi)安全的主要技術(shù)指標(biāo)是CO2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。美國防火標(biāo)準(zhǔn)較關(guān)注前兩個(gè)問題,但是歐洲和美國對火災(zāi)安全有著完全不同的觀點(diǎn)。美國傳統(tǒng)的概念認(rèn)為:火災(zāi)的根源在于一氧化碳(CO)毒氣的產(chǎn)生以及其后的燃燒過程中CO轉(zhuǎn)化為CO2的熱釋放,因此,控制燃燒過程中的熱釋放量可減少火災(zāi)的危害。歐洲傳統(tǒng)以來深信:在燃燒中產(chǎn)生的鹵酸(HCL)釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定人們能否安全脫離火災(zāi)現(xiàn)場的主要因素。
IEC阻燃等級
為了評定線纜的阻燃性能優(yōu)劣,國際電工委員會分別制定了IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。IEC60332-1和IEC60332-2分別用來評定單根線纜按傾斜和垂直布放時(shí)的阻燃能力(國內(nèi)對應(yīng)GB12666.3和GB12666.4標(biāo)準(zhǔn))。IEC60332-3(國內(nèi)對應(yīng)GB12666.5-90)用來評定成束線纜垂直燃燒時(shí)的阻燃能力,相比之下成束線纜垂直燃燒時(shí)在阻燃能力的要求上要高得多
◎IEC60332-1/BS4066-1阻燃等級(單根電線或電纜垂直燃燒測試）
這是單根電纜的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)規(guī)定,一根60cm長的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內(nèi),火焰長度175mm的丙烷燃燒器從距試樣的上部固定端450mm的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距離固定端下部不超過50mm,測試通過。
◎IEC60332-3/BS4066-3阻燃等級(成束電線或電纜垂直燃燒測試)
這是成束電纜的阻燃標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)規(guī)定,成束3.5m長的電纜試樣用鐵絲固定在梯形測試架上,試樣數(shù)量按不同分類所要求的非金屬物料決定。試樣垂直掛在燃燒爐背壁上,空氣通過底板上的進(jìn)氣口引入燃燒爐。丙烷平面燃燒器以750℃的火焰與試樣接觸,試樣在強(qiáng)制吹風(fēng)(氣流排放5m3/分鐘,風(fēng)速0.9m/秒)的情況下,必須在垂直燃燒20分鐘內(nèi)燃不起來,電纜在火焰蔓延2.5米以內(nèi)自行熄滅。IEC60332有A類、B類、C類和D類之分,以評定阻燃性能優(yōu)劣。
耐火等級
耐火線纜指在火焰燃燒的情況下能保持一定時(shí)間的正常運(yùn)行,即保持線路的完整性(CircuitIntegrity)。為了評定線纜的阻火性能優(yōu)劣,國際電工委員會和英國電工委員會分別制定了IEC60331和BS6387兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。相比之下BS6387在耐火能力的要求上較IEC60331高得多。
◎IEC60331阻燃等級
將樣品線置于氣體燃燒器上面，并連接到額定電壓的供應(yīng)電源。燃燒3小時(shí)，，供火溫度控制到750℃到800℃之間。3小時(shí)之后。關(guān)閉火源和電源，12小時(shí)之后，該樣品線必須重新工作且恢復(fù)電纜回路的完整性。
◎BS6387阻燃測試
BS6387要求通過水平燃燒實(shí)驗(yàn)、水噴淋實(shí)驗(yàn)和機(jī)械沖擊震動燃燒實(shí)驗(yàn)。
水平燃燒實(shí)驗(yàn)為A級650℃/3h、B級750℃/3h、C級950℃/3h和S級950℃/3min。A級表示在650℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿;B級表示在750℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿;C級表示在950℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿;S級表示在950℃下施加300伏電壓水平燃燒3分鐘不擊穿水噴淋燃燒實(shí)驗(yàn)分為W級,表示在施加300伏電壓燃燒15分鐘然后再淋水燃燒15分鐘不擊穿沖擊震動燃燒實(shí)驗(yàn)分為X級650℃/15min、Y級750℃/15min和Z級950℃/15min、X級表示在650℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機(jī)械沖擊震動15分鐘不擊穿;Y級表示在750℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機(jī)械沖擊震動一次15分鐘不擊穿;Z級表示在950℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機(jī)械沖擊震動一次15分鐘不擊穿。BS6387要求的zui別型號為CWZ。
煙密度、鹵素含量和毒性等級
◎IEC60754-1/BS6425-1(鹵素氣體含量的測定)
這是IEC和BS標(biāo)準(zhǔn)中針對氯化氫(HCL)釋放濃度的規(guī)范。鹵素含氟(Florine)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘(Iodine)和放射性易揮發(fā)的元素砹(Astatine),成分的毒性很高。實(shí)驗(yàn)規(guī)定,燃燒爐預(yù)熱到800℃時(shí),把一根內(nèi)置1.0g試樣推入爐內(nèi),利用氣流排放速率使HCL溶入水中，再測定水溶液的鹵酸含量。如果電纜材料燃燒時(shí)鹵酸釋放量少于5mg/g時(shí),可被稱為無鹵電纜(LSOH),如果鹵酸(HCL)釋放量大于5mg/g時(shí)而小于15mg/g時(shí),可被稱為低鹵電纜(LSF)。值得注意的是,IEC60754-1方法不能用來測定HCL含量小于5mg/g的材料,即不能判定是否“無鹵”。需要判定是否完全無鹵可采用IEC60754-2方法來測定。
◎IEC60754-2(毒性測試)
這是IEC標(biāo)準(zhǔn)中針對燃燒氣體腐蝕性的規(guī)范,此測試是量度在燃燒時(shí)物料所產(chǎn)生的鹵酸氣體酸度。它通過水溶液的PH值和導(dǎo)電率來測定。實(shí)驗(yàn)規(guī)定,燃燒爐預(yù)熱到800℃,把一根內(nèi)置試樣的石英管推入爐內(nèi),同時(shí)開始記時(shí)。在試樣燃燒的前5分鐘,每隔1分鐘測一次PH值和電傳導(dǎo)性能,接下來的25分鐘每隔5分鐘測一次。一般無鹵電纜材料的PH值會大于4.3,導(dǎo)電率小于10μs;PH值越少,即表示物料的鹵酸氣體酸度越高。值得注意的是,當(dāng)HCL含量大于2mg/g而小于5mg/g(即符合IEC60754-1的要求時(shí)),其水溶液的PH值亦小于4.3,即不符合IEC60754-2的要求。
◎IEC61034-1/ASTME662(煙密度測試)
這是IEC和ASTM標(biāo)準(zhǔn)中針對煙密度的規(guī)范。實(shí)驗(yàn)由一個(gè)3m3的立方體和一個(gè)帶光源的光度測量系統(tǒng)組成,矩形槽內(nèi)裝酒精作為燃燒源。一個(gè)功率為10-15m3/min的鼓風(fēng)機(jī)確保煙霧均勻分布在一塊擋風(fēng)板上防止槽上產(chǎn)生火焰渦流,酒精燃燒時(shí),與光電源相連的記錄儀記下光減弱量。煙密度是以透光率量度,如果能達(dá)到60%光傳輸值(LightTransmittance),該電纜材料就達(dá)到低煙標(biāo)準(zhǔn),透光率越高,物料于燃燒時(shí)所釋放的煙霧越少。
◎ISO4589-2/BS2863(氧指數(shù)測試)
這是ISO和BS標(biāo)準(zhǔn)中針對氧指數(shù)的規(guī)范。它是指在室溫下,當(dāng)空氣的含氧量大于此氧指數(shù)時(shí),物料便會馬上燃燒。氧指數(shù)值越高則表示物料越阻燃。假若某材料的氧指數(shù)為21%,即表示此物料處于正常室溫下亦會自動燃燒,在正常室溫下,空氣的含氧量為21%,一般阻燃電纜的氧指數(shù)均大于33%到42%。
◎ISO4589-3/BS2782.1(溫度指數(shù)測試)
這是ISO和BS標(biāo)準(zhǔn)中針對溫度指數(shù)的規(guī)范,材料的氧指數(shù)會隨著溫度升高而下降,當(dāng)氣溫升高而物料的氧指數(shù)降至21%時(shí),物料便會自動燃燒,此溫度被稱為溫度指數(shù)。例如,煤于室溫下的氧指數(shù)為50%,但當(dāng)溫度升高至150℃,氧指數(shù)會降至21%,此材料亦會馬上燃燒,材料的溫度指數(shù)便為150℃。一般阻燃電纜溫度指數(shù)約為250℃到300℃之間。
◎ES713(毒性指數(shù)測試)
這是英國工程N(yùn)ES標(biāo)準(zhǔn)中針對電纜材料燃燒時(shí)產(chǎn)生的氣體毒性規(guī)范,毒性是指對生物體結(jié)構(gòu)造成破壞或功能紊亂的一種性質(zhì),毒性指數(shù)是指材料燃燒時(shí)所產(chǎn)生的所有氣體的毒性總和表現(xiàn)
實(shí)驗(yàn)規(guī)定,燃燒爐預(yù)熱到800℃,電纜材料中含有的有毒物質(zhì)會被分別燃燒,再利用氣流排放速率收集每種有毒氣體,然后通過化學(xué)分析計(jì)算每種有毒物質(zhì)的含量,此指數(shù)是以數(shù)目表示其毒性。毒性指數(shù)越大,此物料所釋放氣體的毒性越高。一般無鹵電纜材料的毒性指數(shù)均小于5。值得注意的是,低煙無鹵材料燃燒時(shí)亦會產(chǎn)生有毒的CO,如果材料中含有P、N、S,則生成的有毒氣體更多,因此無鹵電纜不可稱為無毒電纜,應(yīng)稱為低毒電纜。CM、CMR和CMP電纜由于需要通過嚴(yán)格的UL防火標(biāo)準(zhǔn),采用的電纜材料多含鹵素,CM和CMR電纜一般以聚氯乙烯(PVC)為基材,而PVC材料含氯;CMP電纜一般以特氟瓏聚四氟乙烯(FEP)為基材,而FEP材料含氟。此類含鹵線纜產(chǎn)生的氣體毒性均較無鹵電纜大數(shù)倍,于火災(zāi)安全中存著很大的隱患,可能會導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)場多數(shù)的傷亡人員不是被燒死而是被毒氣窒息而亡。