我國(guó)現(xiàn)行地鐵用B1級(jí)防火電纜的設(shè)計(jì)

伴隨著國(guó)家地鐵重點(diǎn)工程的迅猛穩(wěn)健的發(fā)展，尤其地鐵站人員密集、擁堵，一旦出現(xiàn)火災(zāi)跡象不僅造成國(guó)家財(cái)產(chǎn)的損失，更為嚴(yán)重的是威脅眾多人員的生命安全。為此，國(guó)家在2018年5月14日發(fā)布了強(qiáng)制性國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 51298-2018《地鐵設(shè)計(jì)防火標(biāo)準(zhǔn)》，于2018年12月1日正式實(shí)施地鐵工程。其中就電線電纜的選擇、敷設(shè)明確規(guī)定：①為確保消防用電設(shè)備在火災(zāi)時(shí)的持續(xù)供電，消防用電設(shè)備的電線電纜應(yīng)采用銅導(dǎo)體；②為防止電纜燃燒時(shí)危及其他系統(tǒng)線路的正常工作，車(chē)站及區(qū)間電纜應(yīng)采用阻燃材質(zhì)。地下車(chē)站及區(qū)間采用低煙無(wú)鹵材質(zhì)電纜，可以**限度防止電纜燃燒時(shí)產(chǎn)生的有害氣體危及人身健康和火災(zāi)時(shí)疏散逃生。地上車(chē)站及區(qū)間由于所處環(huán)境特點(diǎn)，可采用低煙、低鹵型電纜；③耐火電纜的選擇應(yīng)根據(jù)消防用電設(shè)備在火災(zāi)發(fā)生期間所需要的*少持續(xù)工作時(shí)間來(lái)確定?！跋烙秒娫O(shè)備”所供電的礦物絕緣類(lèi)電纜可參考國(guó)際上耐火電纜試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，宜選擇能通過(guò)950℃、180min燃燒試驗(yàn)的電纜，“消防用電設(shè)備”的主干線和分支干線采用此類(lèi)耐火電纜，有利于保證地鐵線路火災(zāi)發(fā)生時(shí)設(shè)備供電的可靠性。目前，這類(lèi)電纜可在相關(guān)機(jī)構(gòu)按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行燃燒測(cè)試取得測(cè)試報(bào)告；④電纜的阻燃級(jí)別應(yīng)根據(jù)敷設(shè)條件及電纜的非金屬含量進(jìn)行選擇，考慮到在地鐵工程中敷設(shè)電纜的空間狹小、條件較差以及電纜的整體延續(xù)性，要求敷設(shè)在同一建筑物內(nèi)的電纜的阻燃級(jí)別盡量相同，且阻燃級(jí)別不應(yīng)低于B級(jí)。

1、國(guó)家地鐵用電纜選型

同時(shí)具有低煙無(wú)鹵、阻燃、防火、運(yùn)行穩(wěn)定及通過(guò)國(guó)際上耐火燃燒性能的電纜，目前，只有“礦物絕緣類(lèi)電纜”符合要求。該類(lèi)電纜有**代剛性BTTZ（簡(jiǎn)稱(chēng)MI）型，但受其結(jié)構(gòu)及長(zhǎng)度限制，很難實(shí)現(xiàn)截面50mm2及以上多芯電纜及長(zhǎng)米數(shù)電纜的生產(chǎn)，且硬度較高、本體較重、接頭多故障點(diǎn)查找困難；第二代柔性YTTW型電纜，但絕緣層是復(fù)合云母帶，使用過(guò)程云母帶易吸潮，對(duì)接頭工藝要求高、施工過(guò)程較繁瑣；第三、四代柔性礦物絕緣防火電纜TBTRZY（非標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)）具備了**代和第二代所有的性能優(yōu)勢(shì)，且安裝施工等同普通電力電纜；第五代B1級(jí)防火電纜在第四代防火電纜的基礎(chǔ)上繼續(xù)開(kāi)發(fā)產(chǎn)品的性能優(yōu)勢(shì)，將防火電纜的特性發(fā)揮到了**，比較符合現(xiàn)今國(guó)家地鐵用電纜的選型標(biāo)準(zhǔn)，符合國(guó)家、國(guó)際上對(duì)電纜安全、環(huán)保性能的特殊要求，更能滿(mǎn)足國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB 31247-2014《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》。

2、B1級(jí)防火電纜的耐火與阻燃結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)

     B1級(jí)柔性礦物絕緣防火電纜的耐火與阻燃結(jié)構(gòu)的從如下方面設(shè)計(jì):①導(dǎo)體采用高純度電工用無(wú)氧銅:②絕緣結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為雙層復(fù)合絕緣，即多層礦物金云母帶+交聯(lián)聚乙烯或輻照交聯(lián)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴絕緣料組合而成;③纜芯填充采用無(wú)機(jī)礦物金屬水合物，即為無(wú)機(jī)礦物氫氧化鎂混合物，可以在電纜燃燒過(guò)程中起到隔離、降溫、隔熱等作用;④電纜外護(hù)套采用B級(jí)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料，可根據(jù)使用環(huán)境采用B級(jí)防鼠蟻防紫外線低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料。由這4種結(jié)構(gòu)基本組合成現(xiàn)行國(guó)家地鐵用B級(jí)防火電纜(見(jiàn)圖1)，在這4種結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加鎧裝層(見(jiàn)圖2)--可有繞包型、聯(lián)鎖鎧裝型、氙弧焊接軋紋型。防火電纜的耐火與阻燃結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)**是無(wú)機(jī)礦物填充:當(dāng)電纜遇火時(shí)，無(wú)機(jī)礦物金屬水合物填充，釋放出游離水和結(jié)晶水，降低電纜溫度，延緩內(nèi)部傳熱速率。電纜導(dǎo)體上包覆的金云母帶常溫**積電率>10x1010Qm，降解溫度為800℃(19666-2005附錄C)，電纜在BS6387-1994試驗(yàn)條件下，火焰溫度950℃，3個(gè)小時(shí)，電纜內(nèi)部溫度在500-600℃，低于云母帶降解溫度，故電纜在火焰燃燒情況下可以正常運(yùn)行使用。

3、B1級(jí)防火電纜的**材料選用設(shè)計(jì)

     其一，無(wú)機(jī)礦物金屬水合物填充，是由含硅器合劑、無(wú)機(jī)陰燃化合物、礦物化合物、碼酸鹽改性劑、硅酸鹽固化劑、顏料等制成，該阻燃填充物中不含任何可燃性物質(zhì)，具有優(yōu)異的防火效果、燃燒過(guò)程會(huì)失去水分吸收大量的熱量，以達(dá)到阻燃效果。防火層采用氫氧化鎂等金屬水合物，該結(jié)構(gòu)層在350℃以上溫度時(shí)逐漸釋放出內(nèi)層結(jié)構(gòu)中的游離水分子，游離水分子釋放過(guò)程中，蒸發(fā)降溫，延緩電纜內(nèi)部溫升。等游離水分子蒸發(fā)殆盡時(shí)，該層結(jié)構(gòu)成多網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)溫度上升至350℃時(shí)，其中(氣氧化鎂)M(OH)開(kāi)始進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),釋放出結(jié)晶水分子。由于多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)其保溫絕熱作用，延緩氫氧化鎂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，同時(shí)延緩結(jié)晶水分子蒸發(fā)，*終形成多孔網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)的絕熱、隔火材料，進(jìn)一步起到隔絕火源，延繡電纜內(nèi)部結(jié)構(gòu)溫升，同時(shí)形成的多孔結(jié)構(gòu)可以吸附在燃燒過(guò)程中煙氣。無(wú)機(jī)礦物金屬水合物是由無(wú)機(jī)材料制成，因而在遇到高溫燃燒時(shí)它不會(huì)釋放出任何煙霧和有毒有害氣體，是安全環(huán)保防火電纜**材料。

     其二，電纜外護(hù)套采用B1級(jí)低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護(hù)套料，低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴電纜料通常由聚烯烴共混樹(shù)脂加阻燃填充劑氫氧化鋁氫氧化鎂和一些為了提高耐熱壽命而添加的適量抗氧劑組合而成。另外，電纜在燃燒過(guò)程護(hù)套表面會(huì)形成一層不熔不燃的氧化物硬殼阻斷了高聚物與外界熱氧反應(yīng)的通道。而此種結(jié)殼性能恰恰是B1級(jí)柔性礦物絕緣防火電纜護(hù)套材料的關(guān)鍵性指標(biāo)，更是符合國(guó)家強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)GB31247-2014《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》的整體性要求。

4、B1級(jí)防火電纜的試驗(yàn)性能指標(biāo)

     當(dāng)今，對(duì)陰燃與耐火電纜的具體國(guó)標(biāo)沒(méi)有，唯有對(duì)此類(lèi)電纜的燃燒試驗(yàn)性能指標(biāo)要求 B1級(jí)防火電纜必須通過(guò)BS6387標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的CZW電纜線路完整性試驗(yàn)或BS8491標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的電纜著火完整性試驗(yàn)(即BS6387:2013標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定額定電壓不超過(guò)600/1000V、外徑不超過(guò)20mm的電纜;外徑超過(guò)20mm電纜試驗(yàn)應(yīng)執(zhí)行BS8491:2008標(biāo)準(zhǔn))。這是耐火性能指標(biāo)，而燃燒性能應(yīng)達(dá)到國(guó)標(biāo)GB31247-2014《電纜及光纜燃燒分級(jí)》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的B級(jí)性能要求。