浅谈防火电缆的制造及产品特性.pdf

， 浅谈防火电缆的制造及产品特性 广东电缆厂黄淑贞 ’_一 俐 2 午 9 、 9 摘要近几年来， 广东电缆厂 陆续开发 了能满足不同性能要 求的防失电缆。 介绍 了该厂阻 燃电线电缆、 耐火电缆、 低烟低卤及低烟无卤阻燃电缆的材料选择、 产品特性及试验方法等。 随着 国民经济 的迅速发展， 电缆的使用 量和敷设密集程度越来越高。 在火灾中， 由于 电缆 着 火 蔓 延 而 释 放 出的 腐蚀 性 及 有 毒 气 体、 产生的大量烟雾等所造成 的“ 二次灾害 ， 已引起人们的重视 ， 因此有关部 门对 电缆防 火、 阻燃等特性的要求也越来越高， 不仅要求 电缆线路具有 高的可靠性， 而且要求它对周 围环 境 的安 全 性 。GB 5 0 2 1 7 0 4 电力工 程 电缆设计规范 已把采用阻燃冉缆、 耐火电缆 等作为电缆防火 的重要措施， 明确规定在某 些场所 应选 用 阻燃 电缆或其 它类型的 防火 电 缆 。 为 了满足 不 同 的使 用要求 ， 近几 年来 ， 我 厂陆续研制开发了各系列产品的阻燃电线电 缆、 耐火 电缆 、 低 烟低 卤阻 燃 电缆 低 烟无 卤 阻燃电缆等新产品。这些产品均已通过省级 鉴定， 其中部分产品填补广东省空白。 就 目前 而 言 ， 电缆 行业 习 惯 将阻 燃 耐 火 低烟低 卤或低烟 无卤型阻燃 电缆统称为 防火电缆 。然而 ， 这些产品因其性能指标、 制 造技术的不同， 其应用的范围也不同。 普通的 阻燃鹿 线 电缆 不 易着火或 着火后燃 烧仅局 限 在一 定范 围之 内 ， 因此它 能抑制火烙 蔓延 ， 可 场所 。耐 火 电缆 则在着 火燃烧 的情 况下仍 能 保持一定时间的安全运行， 以保证火灾时消 防、 报警系统 、 应急供 电回路等都能 继续通 电， 使救戎工作 能够正常进 行。而低烟低卤、 低烟无卤型阻燃电缆在燃烧时产生的烟雾和 有 害气 体 较少 ， 可 以将 “ 二 次 灾 害 带来 的损 失 减 至 较低 程 度 ， 因此 适 用于l要 求 比较 高 的 地铁、 隧道、 船舶和车辆 、 发电站以及重要的 高层建筑等 。 阻燃 电线 电缆 在防火 电缆中， 阻燃电线 电缆 由于制造 简单 、 成 本较低 ， 因此是 防火 电缆 中用量 最大 的 电缆 品种 ， 已在 各镊 域得到 广泛 的应 用 。 阻 燃 电线 电缆 除了要求 具有 普通 电线 电 缆的一般特性外， 还应该具有噩燃性能。 一般 来 说 ， 凡 是能通 过 成 束 电缆燃 烧 试验 的 电线 电缆统称为融燃电线电缆。阻撼 电线 电缆在 成柬敷设时， 能将燃烧火焰拉．割在一定范围 内， 因此可以避免电线电缆着火延燃 丽造成 的重大灾害。目前各国关于阻燃电缆的阻燃 特 性 试 验标 准 比 较多 ， 其 中 I E C 3 3 2 3及 I E E E 3 8 3是 两个 典型 的成束燃 烧试 验标 准 ， 3 结论 第 一 ， 采用 高 阻 燃性 填 充套 结构 的阻 燃 电缆， 是一种提高阻燃电缆整体燃烧 水平的 有效途 径之 一 。 第二 ， 无锡电缆厂试制的高阻燃填充料 ， 加工 工艺 简单 ， 可以用于 电压等级 4 5 0 ／ 7 5 0 V’ 6 ／ 3 5 k V 的各 种 绝 缘 材料 组 成 的 阻燃 ● 电缆 。 ． I ， ． 釜 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 我 国 GB 1 2 6 6 6 ． 5标 准 则 是 等 效 采 用 I E C 33 2 3。 根据不同使用场台对电缆阻燃性能的要 求 伺、 阻燃盅缆分为 A、 B 、 C三种类别 ， 其 中 A 为 燃性能最高的电缆 。 放 目前应用 情况来 看， 使用 c类阻燃 电缆较多； A 及 B 类 阻 燃 电缆 因为 造价 相 对 高一 些 ， 只有 在 敷 设密集 程度较 高或者 比较重要 的场所 才使 用， 如建设 中咱 臼 广州地铁大部分采用 B类阻 燃电缆。 不同类别阻燃电缆， 它们的制造技术 亦有所不同 通常 ， 不需改变电缆的结构 ， 仅 将其绝缘和护套采用阻燃材料， 就能使电缆 达到一定的阻燃程度。 然而对于 A类高阻燃 电缆来说 ， 由_千对绝缘有严格的机械l钧 理性 能与电性能要求 ， 所 以除需采阳高阻燃性的 护套材料外， 还要在填充 包带等辅助材料的 应 用及 电缆 结鞫 方 面进行综 合性考 虑 尤其 对 A 类交 联桀 乙烯 绝缘 电力 电缆 来说 ， 由于 添加 阻燃 剂 的绝缘 料会使 电缆的 电气绝缘 性 能明显降低 ， 因此除了要采用阻燃性能 比较 高的 P VC护套 料以 外 ， 还 要采用 一定 的阻燃 结 构 配合 目前耦 造阻 燃 电缆 所采用 的阻燃 聚氯 乙 烯电缆料 ， 主要是按照不同的使用目的， 加A 各种添加剂 。 其中， 最重要 的是要选择台适的 阻燃荆和掌握阻燃剂的添加量。 这是因为， 对 阻 燃 聚氯 乙烯 电缆料 不仅 要求具 有一 定的氧 指 教 即阻 燃性 能 ， 而 且 还要 求具 有 优 良的 物理机械性能、 电气性能及良好的挤 出加工 性能。 我们在 射造过程1申， 对阻燃聚氯乙烯电 缆料除增加其氧指数指标外， 其它各项性能 均是 按 GB 8 8 1 5的要求 来考 核的 I 从而 使 阻 燃 电 缆 既具 有阻 燃性 能 ， 又能保 持普 通 电缆 的一般特性， 其中包括机械物理性能及 电性 能 。 哉 厂 在 阻燃 电缆方 面， 现 已形 成 B与 R 系列阻燃电线电缆、 v系列阻燃 电力 电缆 、 K 系列阻燃控制电缆、 Y J系列阻燃交联 电缆等 五 大 系列 阻 燃 电线 电缆 产品 的生 产 能 力 ， 并 l 0 全部 通 过 省级 鉴 定 ， 同时 获得 了广 东省 公 安 厅消防总趴颁发的生产许可证书。许多供电 部 门及重 点 工 程项 目， 均 选用 我厂 生产 的 阻 燃 电 缆产 品。 阻燃 特性是 当前及今后 电线 电缆产 品的 一 项重要 的附加性能， 要求 电线电缆具有阻 燃的场台愈来愈多 ， 技术要求也愈来愈高。 随 着使用部门与技术规范要求的提高， 今后 选 用 A t 类阻燃 电缆的坊台将会越来越多， 因此 A类阻燃电缆仍是我们今后 研究的重点。 耐 火 电 缆 耐火 电缆的 主要 特 点 ， 除 了 能在 正常 工 柞条件下传输电力外， 电缆在着火燃烧时仍 能保持一定时间的正常运行。对耐火电缆耐 火 特性 的评定 ， 我 国 目前主要是 采 用 I E c 3 3 1及 G B 1 2 5 6 6 、 6试验 方法 。该试 验是 ， 将 电缆水 平固 定， 在 规定 的温度下 A 类 耐火 电 缆 为 9 5 0 ～ 1 0 0 0 。 c， B 类 耐 火 电缆 为 7 3 0 ～ 8 0 0 。 C 持续 燃烧 9 0 mi n ； 同时在 试 验期 间 接 通 电 源， 在 试祥 上 施 加的 电压 值 等于 产 品标 准规定的额定电压值 如果在燃烧试验期间 电缆不 击 穿 即 3 A 熔 丝不 熔 断 ， 则 可判 定 该电缆为耐火电缆 。英国 B S 6 3 8 7 规定的耐 火试 验 方法敢 为 苛刻 ， 电缆 除 在 规定 的试 验 温 度 下 持续 燃 烧 并 能供 电 3 h外 ， 同时 在 试 验 期 间附加机 械敲 击和喷 水 。这种试 验对 电 缆 所 用 的耐 火 材料 、 电 缆的 结构 设 计及 制造 工艺 均提 出 了更 高 的要求 。 耐火电缆主要有两种类型， 一种是矿物 绝缘 如氧化镁绝缘 耐火 电缆 ； 另一种是在 普通导体外设置耐火层的耐火电缆， 其耐火 层 是用无 机材料 与一般 有机绝缘 材 料复合构 成 出于后 一 种 耐 火电缆 工 艺简 单 ， 价 格 较 低 ， 生产长度和使用范围不受影响， 耐火性能 亦 能满 足 要求 ， 因此 目前 国 内 生产 的耐 火 电 缆 大多 属此种 。 非 矿物绝 缘 耐 火 电缆 的 生产 ， 首要 关 键 ． 在 于选 用台 适 的 材料 来 制作 耐 火层 ， 因 为 当 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 燃烧 温度达到 7 5 0 。 C以上时， 电缆内外层所 有 的有 机 聚 合 物全部 烧 烬 ， 只 剩下 耐火 绝 缘 层保护 着 电缆 的绝 缘 功能 。 目前 ， 电缆生产 厂 一 般 都采 用有 机硅 玻璃粉 云母带 和大磷 片云 母带 作 为 耐火 绝 缘 层 ， 其 主要性 能见 表 1所 列 。然而 ， 使 用这 种云 母带 制作 A 类耐 火 电 缆 尤其是小截面耐火电缆 有一定 的难度。 最近 出现的 一种 合 成云母 带， 耐温 可超过 1 0 0 0 。 C， 但 价 格 比金 云 母带 高 2 口 左 右 ， 我 们将 这 种 云 母 带用 于 A 类 耐火 电缆 的 研 制 及试验 正在 进行 中 。 其次 ， 在制 造工 艺方面要 掌握好云母带绕包技术， 确保耐火绝缘层 的 厚度和完整性。云母带绕包时的连度和张力 控制 十分重 要 ， 绕 包应平 整 ， 绕 包角度亦 要调 整合适 ， 同时重叠绕包的搭盏率应适中。 表 l 耐火云母带 的主要性能指标 ． 项 目 ． 指 标 云母古量 ≥5 5 脏粘荆古量 5 ～1 5 _ 挥发物 ≤2 ． o 拉忡强度 N／ J 0 ram ≥8 0 耐 火 电缆根 据 其 不同 姆耐 火 水平 ， 也分 成不同的级别 。 G B 1 2 6 6 6 ． 6 9 O规定的耐火 电缆 有 A、 B两 种类 别 。 目前 ， 我 厂 已经开发 了既具 有 优 良的 耐火 性 能 ， 叉具 有普 通 电缆 一 般 特 性 的 耐火 电缆 ， 并 已提 供 诸 如广 州地 铁 等重 点工 程使用 。我们 下一步 将进 一 步开 发 和完 善小 截面 A 类耐 火 电线 ， 使耐 火 电线 电缆 的 品种系 列化 。 ‘ 低 烟低 卤阻燃 电缆 普 通 电缆 及 阻燃 电缆 在 火 灾 时． 因燃烧 而释放 出的大量 的浓烟 和氯化 氢等有 毒气体 所 造成 的“ 二 次灾 害 ” ， 给 生命 财 产 带来 的危 害性甚至比烈火本身更大 因此 ， 随着电缆的 阻 燃 化 ， 对 于燃 烧 时发 烟 量 少 和腐蚀 性小 的 低卤、 无 卤阻燃电缆的要求正在不断提高。 为 此 ， 莪们 开发 了低烟 低 卤阻燃 电缆 。 这 种电缆 的特 点 除 了具备 阻 燃性 能外 ， 还具 有较 低 的 发烟量和低盼氯化氢释出量。 低烟低 卤阻燃 电缆的绝缘 和护套材 料， 通常 仍使用 聚氯 乙烯树脂 为基 的 电缆料 。所 不 同的是 ， 它属低烟 低 卤阻燃 电缆料 ， 是 以聚 氯乙烯树脂为基材 ， 配以特种增塑剂、 高效阻 燃剂 ， HC ]吸收 剂、 抑 烟 剂及 适 当的 助剂 ， 经 特殊工艺加工而成。 因此， 这种阻燃材料在燃 烧 时有 害气 体 的发 生量 和发烟 等方 面都有 较 大的 改善 ， 如 表 2所列 。 表 2 低烟低卤阻蠼 P yc材料 与 普通阻蠼 P V C材辩的特性比较 普通阻燃 低蝈氍 卣阻 项 目 P VC辑 髌 P V C料 HC 【 释 出 量 mg ／ g 3 0 o ～ 3 5 0 8 0 ～9 0 最大蝈密度 n NB S法 5 0 0 ～6 0 0 l 7 0 ～2 2 0 氧撂敷 2 8 ～3 2 3 l ～3 3 由于这 种电缆 料加人 了一些 特殊 的舔加 剂， 因此其抗张强度及伸长率较阻燃 P VC电 缆料 低 ， 体积 电阻率 亦有所 下 降 ； 用这 种 电缆 料制得 的低烟 低 卤阻燃 电缆的机 械性 能亦 比 普通 电缆稍低， 但其它性能基本 上保持有普 通电缆所具备的性能， 阻燃性能可通过成束 燃烧试 验 ， 透 光 率及 氯 化氢 释 出量 则 比普 通 电缆有 明显 的改善 。 值 得注 意 的是 ， 由于低 烟低 卤阻燃 电缆 料中有较多舔加剂， 因此除机械性能下降外 ， 加工性能也不太理想 ； 其氧化氢发生量及烟 浓度 指标 介 于 阻 燃 电 缆 与 无 卤阻 燃 电缆 之 间， 透光率难 以达到 GB 1 2 6 6 6 ． 7标准的规 定 。 目前 ， 国际上无 低烟低 卤阻燃 电缆产 品的 技术标 准 ， 我 国也 没有 相应 的 国家 标 准或行 业标 准 ， 因此各 企 业 开发 的 这种 产 品 的技 术 参数各 不相 同。我厂生 产 的低 烟低 卤阻燃 电 缆的主要性 能见 表 3 。 鉴于低烟无卤阻燃电缆成本较高． 所用 的基料主要 依赖进 口， 还 不能 国 产化 ， 因此低 烟低 卤阻燃电缆在我国有其一定 的市场。如 广 州地 铁 考 虑到 整个 工 程造 价 ， 除 极 少部分 采 用低 烟 无 卤阻燃 电缆外 ． 有相 当部分 采用 l 1 1 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载 表 3 低烟低 卤爱低 烟无 卤阻燃 电缆 的特性 低烟低 卣 低蝈无卣 项 且 阻桔电垃 阻蠼电缆 绝绦； 抗张强度 MP a 1 1 ． 8 1 5 ． 1 伸 长 1 7 O 3 1 0 热老化后抗强变化卑 ％ 一L 2 热老 化盾伸率变化率 1 3 电阻常数 MD k in 0 1 O 5 5 ． 4 1 0 ‘ 7 0 C f 9 0 。 C 热延伸 负载下伸长率 8 8 睁却后永久伸长率 0 护套 抗张强度 MP a l 2 ． 4 1 6 2 伸长卓 1 6 0 2 0 0 热老化后抗强变化卓 斯 1 7 热老化启伸事变化率 ％ l O ] H 值 6 电导率 S ／ e m 3 ． 6 毒性指数 2 ． 6 氯化善释放量‘ mg ， g 绝缘 9 4 O 护套 8 6 0 幡烧烟浓盘试验遘光卑 6 7 9 B 或柬燃烧试验硪化部高度 r n A萋 一 B羹 札 4 低烟 低 卤阻燃 电缆 。 低烟无 卤阻燃 电缆 低烟 无 卤阻 燃 电缆的 特点 是 ， 电缆 不仅 具 有优 照的阻燃 性 能， 而 且电缆 在 燃 烧 时 几 乎 不 产生 腐蚀 性 气体 和 毒性气 体 ， 仅 释放 出 极少 量 的烟 雾 ， 从 而减少 了对仪器 、 设各 的腐 蚀及对人体的损害， 有刺于火灾时的救火 工 作帮 人员 的撤离 。 我 厂 开发 的低烟 无 卤阻燃 电缆 ， 绝缘 层 采用 普 通 的交联 聚 乙烯 ， 因而具 有 优 照的机 械物 理 性 能和 电气性 能 ； 护套材 料采 用进 口 的 高阻燃 性 辐 照交 联无 卤聚烯 烃 ， 并 通过 辐 照交 联 提 高其 阻 燃 性 、 耐 温 等级 、 耐 老 仡 性 等 ； 此外 辅 以其 它结构 配合 ， 以满足不 同的阻 燃等 级要求 。我厂 已经开发 的低烟 无 卤阻燃 电缆 的主要 性 能见 表 3 ， 显 然该 电缆 燃 烧 时． ‘1 “2‘ ， I ● 仅 产生极少量的烟雾及腐蚀性气体， 完全不 产 生有 害的 氯 化 氢气 体 ， 燃烧 时 产生 的毒 性 气体比普通阻燃电缆要少得多。 无 卤阻燃 电缆 的阻燃 性能与 普通阻 燃电 缆一样， 仍应能通过成柬燃烧试验； 卤素含量 的测定按 I E C 7 5 4 1 ； 燃烧气体的腐蚀性程 度 ， 可以通过间接测定燃烧气体永溶液的 p H 值和导 电率来确定 ， 试验方法按 I E C 7 5 4 2 ； 烟浓度一般是用 电缆燃烧时 的透光率来评 定 ， 试验 按 I E C 1 0 3 4或 GB1 2 6 6 6 ． 7规 定的 方 法 和 指 标 ； 毒 性 气 体 的 溯 试 方 法 按 N E S 71 3。 我们在开发无 卤盱燃 电绑的过程中， 分 别使用过国产及进 口的无卤阻燃料。国外的 无 卤阻燃电缆料性能比较好 ， 生产 出来的电 缆 基 本 上可 以满 足 产 品标 准的 要求 ， 但 价格 很高， 因此无卤阻燃电缆的造价很高， 除非特 殊需 要 ， 一般 的用户很 难承 受 。 而 国内无 卤料 目前 尚处 于开 发 阶 段 ， 个 别指 标还 不 能 达到 电缆 标准 的要求 ， 加工 性能 也不能令 人满意 ， 希望 国内的电缆料 生 产厂尽快 开发 出性 能优 良、 满足实际使用要求的无卤阻燃 电缆料。 目前 ， 国 内有不 少广 家 已开发或 正在 开 发低 烟 无 卤阻 燃 电缆 ， 有 关部 门应 加 快产 品 标准 的制订 工作 ， p 』 使产 品规范化 。 结 语 到现在 为止 ， 我 们 已开 发 了各 系列 产 品 的阻燃电线电缆、 耐火 电缆、 低烟低卤阻燃电 缆、 低烟无卤阻燃电缆 ， 其中部分产品尚在进 一 步 开发 与 完善 之 中， 部 分 产 品 已批 量 生产 并 被 用 户采 用 ， 为企 业获 得 了 良好 的经济 效 益 和社会 效益 。 随着国民经济各个领域的不断发展 ， 防 火电缆有着极l大的市场和广阔的发展前景。 我们今后还将继续进行研究和探讨 ， 进一 步 开发 高阻燃 、 高耐 火性 和无 卤的阻燃 电缆 ， 不 断 提高 防 火 电缆 的 制造技 术水 平 ， 以满 足 不 同使用场合 的需 要。 维普资讯 准标网 w w w .z h u n b i a o .c o m 免费下载