阻燃防火(huǒ)電纜阻燃标準與耐火(huǒ)等級介紹
目前,電纜行業習慣将阻燃(FireRetardant)、無鹵低(dī)煙(yān)(LowSmokeHalogenFree,LSOH)或低(dī)鹵低(dī)煙(yān)(LowSmokeFume,LSF)、耐火(huǒ)(FireResistant)等具有一(yī)定防火(huǒ)性能(néng)的電纜統稱為(wèi)防火(huǒ)電纜。
阻燃電纜(FlameRetardant)
阻燃電纜的特點是延緩火(huǒ)焰沿着電纜蔓延使火(huǒ)災不緻擴大。由于其成本較低(dī),因此是防火(huǒ)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的條件下(xià),電纜被燃燒時(shí)能(néng)将火(huǒ)焰的蔓延控制在一(yī)定範圍内,因此可以避免因電纜着火(huǒ)延燃而造成的重大災害,從而提高電纜線路(lù)的防火(huǒ)水平。
無鹵低(dī)煙(yān)阻燃電纜(LSOH)
無鹵低(dī)煙(yān)電纜的特點是不僅具有優良的阻燃性能(néng),而且構成低(dī)煙(yān)無鹵電纜的材料不含鹵素,燃燒時(shí)的腐蝕性和毒性較低(dī),産生(shēng)極少量的煙(yān)霧,從而減少了(le)對人(rén)體(tǐ)、儀器(qì)及設備的損害,有利于發生(shēng)火(huǒ)災時(shí)的及時(shí)救援。無鹵低(dī)煙(yān)阻燃電纜雖然具有優良阻燃性、耐腐蝕性及低(dī)煙(yān)濃度,但(dàn)其機械和電氣性能(néng)比普通電纜稍差。
低(dī)鹵低(dī)煙(yān)阻燃電纜(LSF)
低(dī)鹵低(dī)煙(yān)阻燃電纜的氯化(huà)氫釋放(fàng)量和煙(yān)濃度指标介于阻燃電纜與無鹵低(dī)煙(yān)阻燃電纜之間(jiān)。低(dī)鹵(LowHalogen)電纜的材料中亦會含有鹵素,但(dàn)含量較低(dī)。
這(zhè)種電纜的特點是不僅具備阻燃性能(néng),而且在燃燒時(shí)釋放(fàng)的煙(yān)量較少,氯化(huà)氫釋放(fàng)量較低(dī)。這(zhè)種低(dī)鹵低(dī)煙(yān)阻燃電纜一(yī)般以聚氯乙烯(PVC)為(wèi)基材,再配以阻燃劑、HCL吸收劑及抑煙(yān)劑加工而成。因此這(zhè)種阻燃材料顯著改善了(le)普通阻燃聚氯乙烯料的燃燒性能(néng)。
耐火(huǒ)電纜(FireResistant)
耐火(huǒ)電纜是在火(huǒ)焰燃燒情況下(xià)能(néng)保持一(yī)定時(shí)間(jiān)的正常運行,可保持線路(lù)的完整性(CircuitIntergrity)。耐火(huǒ)阻燃電纜燃燒時(shí)産生(shēng)的酸氣煙(yān)霧量少,耐火(huǒ)阻燃性能(néng)大大提高,特别是在燃燒時(shí),伴随着水噴淋和機械打擊震動的情況下(xià),電纜仍可保持線路(lù)完整運行。
阻燃電纜标準及等級
電纜涉及火(huǒ)災安全的主要技術指标是CO2電纜的阻燃性、煙(yān)霧的密度和氣體(tǐ)的有毒性。美國防火(huǒ)标準較關(guān)注前兩個(gè)問題,但(dàn)是歐洲和美國對火(huǒ)災安全有着*不同的觀點。
美國傳統的概念認為(wèi):火(huǒ)災的根源在于一(yī)氧化(huà)碳(CO)毒氣的産生(shēng)以及其後的燃燒過程中CO轉化(huà)為(wèi)CO2的熱釋放(fàng),因此,控制燃燒過程中的熱釋放(fàng)量可減少火(huǒ)災的危害。歐洲傳統以來(lái)深信:在燃燒中産生(shēng)的鹵酸(HCL)釋放(fàng)量、氣體(tǐ)腐蝕性、煙(yān)霧濃度及氣體(tǐ)毒性是決定人(rén)們能(néng)否安全脫離火(huǒ)災現(xiàn)場(chǎng)的主要因素。
為(wèi)了(le)評定線纜的阻燃性能(néng)優劣,電工委員(yuán)會分(fēn)别制定了(le)IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三個(gè)标準。IEC60332-1和IEC60332-2分(fēn)别用來(lái)評定單根線纜按傾斜和垂直布放(fàng)時(shí)的阻燃能(néng)力(國内對應GB12666.3和GB12666.4标準)。IEC60332-3(國内對應GB12666.5-90)用來(lái)評定成束線纜垂直燃燒時(shí)的阻燃能(néng)力,相比之下(xià)成束線纜垂直燃燒時(shí)在阻燃能(néng)力的要求上(shàng)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FlameTestOnSingleVerticalInsulatedWires/Cables)
這(zhè)是單根電纜的阻燃标準。試驗規定,一(yī)根60cm長的試樣垂直固定在前壁開通的金(jīn)屬箱内,火(huǒ)焰長度175mm的丙烷燃燒器(qì)從距試樣的上(shàng)部固定端450mm的位置上(shàng)火(huǒ)焰錐與電纜以45度角接觸,如(rú)果試樣燃燒損壞部分(fēn)距離固定端下(xià)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FlameTestOnBunchedWires/Cables)
這(zhè)是成束電纜的阻燃标準。試驗規定,成束3.5m長的電纜試樣用鐵絲固定在梯形測試架上(shàng),試樣數量按不同分(fēn)類所要求的非金(jīn)屬物料決定。試樣垂直挂在燃燒爐背壁上(shàng),空氣通過底闆上(shàng)的進氣口引入燃燒爐。
丙烷平面燃燒器(qì)以750℃的火(huǒ)焰與試樣接觸,試樣在強制吹風(fēng)(氣流排放(fàng)5m3/分(fēn)鍾,風(fēng)速0.9m/秒(miǎo))的情況下(xià),必須在垂直燃燒20分(fēn)鍾内燃不起來(lái),電纜在火(huǒ)焰蔓延2.5米以内自行熄滅。IEC60332有A類、B類、C類和D類之分(fēn),以評定阻燃性能(néng)優劣。
UL阻燃标準
UL列明的任何電纜經過測試驗證若符合某種防火(huǒ)等級,可在電纜印上(shàng)UL識别字、防火(huǒ)等級和批準編号。
增壓級-CMP級(送風(fēng)燃燒測試/斯泰鈉風(fēng)道實驗PlenumFlameTest/SteinerTunnelTest)
這(zhè)是UL防火(huǒ)标準中要求zui高的電纜(PlenumCable),适用安全标準為(wèi)UL910,實驗規定在裝置的水平風(fēng)道上(shàng)敷設多條試樣,用87.9KW煤氣本生(shēng)燈(300,000BTU/Hr)燃燒20分(fēn)鍾。合格标準為(wèi)火(huǒ)焰不可延伸到距煤氣本生(shēng)燈火(huǒ)焰前端5英尺以外。光密度的峰值zui大為(wèi)0.5,平均密度值zui大為(wèi)0.15.
這(zhè)種CMP電纜通常安裝在通風(fēng)管道或空氣處理(lǐ)設備使用的空氣回流增壓系統中,被加拿大和美國所認可采用。符合UL910标準的FEP/PLENUM材料,阻燃性能(néng)要比符合IEC60332-1及IEC60332-3标準的低(dī)煙(yān)無鹵材料的阻燃性能(néng)好(hǎo)(hǎo),燃燒起來(lái)煙(yān)的濃度低(dī)。
幹線級-CMR級(直立燃燒測試RiserFlameTest)
這(zhè)是UL标準中商(shāng)用級電纜(RiserCable),适用安全标準為(wèi)UL1666.實驗規定在模拟直立軸上(shàng)敷設多條試樣,用規定的154.5KW煤氣本生(shēng)燈(527,500BTU/Hr)30分(fēn)鍾。合格标準為(wèi)火(huǒ)焰不可蔓延到12英尺高的房(fáng)間(jiān)的上(shàng)部。幹線級電纜沒有煙(yān)霧濃度規範,一(yī)般用于樓層垂直和水平布線使用。
商(shāng)用級-CM級(垂直燃燒測試VertialTrayFlameTest)
這(zhè)是UL标準中商(shāng)用級電纜(GeneralPurposeCable),适用安全标準為(wèi)UL1581.實驗規定在垂直8英尺高的支架上(shàng)敷設多條試樣,用規定的20KW帶狀噴燈燃燒(70,000BTU/Hr)20分(fēn)鍾。合格标準為(wèi)火(huǒ)焰不可蔓延到電纜的上(shàng)端并自行熄滅。UL1581和IEC60332-3C類似,隻是敷設電纜根數不同。商(shāng)用級電纜沒有煙(yān)霧濃度規範,一(yī)般僅應用于同一(yī)樓層的水平走線,不應用于樓層的垂直布線上(shàng)。
通用級-CMG級(垂直燃燒測試VertialTrayFlameTest)
這(zhè)是UL标準中通用級電纜(GeneralPurposeCable),适用安全标準為(wèi)UL1581.商(shāng)用級和通用級的測試條件類似,同為(wèi)加拿大和美國認可使用。通用級電纜沒有煙(yān)霧濃度規範,一(yī)般僅應用于同一(yī)樓層的水平走線,不應用于樓層的垂直布線上(shàng)。
家居級-CMX級(垂直燃燒測試VertialWireFlameTest)
這(zhè)是UL标準中家居級電纜(RestrictedCable),适用安全标準為(wèi)UL1581,VW-1.實驗規定試樣保持垂直,用試驗用的噴燈燃燒(30,000TU/Hr)15秒(miǎo)鍾,然後停止15秒(miǎo)鍾,反複5次。
合格标準為(wèi)餘火(huǒ)焰不可超過60秒(miǎo)鍾,試樣不可燒損25%以上(shàng),墊在底部的外科用棉不可被落下(xià)物引燃。UL1581-VW-1和IEC60332-1類似,隻是燃燒的時(shí)間(jiān)不同。這(zhè)種等級也(yě)沒有煙(yān)霧或毒性規範,僅用于敷設單條電纜的家庭或小型辦公室系統中。這(zhè)類電纜不應成捆敷設使用,必須套管。
煙(yān)密度、鹵素含量和毒性等級
IEC60754-1/BS6425-1鹵素氣體(tǐ)含量的測定(EmissionOfHalogens)
這(zhè)是IEC和BS标準中針對氯化(huà)氫(HCL)釋放(fàng)濃度的規範。鹵素含氟(Florine)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘(Iodine)和放(fàng)射性易揮發的元素砹(Astatine),成分(fēn)的毒性很高。實驗規定,燃燒爐預熱到800℃時(shí),把一(yī)根内置1.0g試樣推入爐内,利用氣流排放(fàng)速率使HCL溶入水中,再測定水溶液的鹵酸含量。
如(rú)果電纜材料燃燒時(shí)鹵酸(HCL)釋放(fàng)量少于5mg/g時(shí),可被稱為(wèi)無鹵電纜(LSOH),如(rú)果鹵酸(HCL)釋放(fàng)量大于5mg/g時(shí)而小于15mg/g時(shí),可被稱為(wèi)低(dī)鹵電纜(LSF)。值得注意的是,IEC60754-1方法不能(néng)用來(lái)測定HCL含量小于5mg/g的材料,即不能(néng)判定是否“無鹵”。需要判定是否*無鹵可采用IEC60754-2方法來(lái)測定。
IEC60754-2氣體(tǐ)酸度測量(Corrosivity)
這(zhè)是IEC标準中針對燃燒氣體(tǐ)腐蝕性的規範,此測試是量度在燃燒時(shí)物料所産生(shēng)的鹵酸氣體(tǐ)酸度。它通過水溶液的PH值和導電率來(lái)測定。實驗規定,燃燒爐預熱到800℃,把一(yī)根内置試樣的石英管推入爐内,同時(shí)開始記時(shí)。
在試樣燃燒的前5分(fēn)鍾,每隔1分(fēn)鍾測一(yī)次PH值和電傳導性能(néng),接下(xià)來(lái)的25分(fēn)鍾每隔5分(fēn)鍾測一(yī)次。一(yī)般無鹵電纜材料的PH值會大于4.3,導電率小于10μs;PH值越少,即表示物料的鹵酸氣體(tǐ)酸度越高。值得注意的是,當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(yān)密度(EmissionofSmoke)
這(zhè)是IEC和ASTM标準中針對煙(yān)密度的規範。實驗由一(yī)個(gè)3m3的立方體(tǐ)和一(yī)個(gè)帶光源的光度測量系統組成,矩形曹内裝酒精作(zuò)為(wèi)燃燒源。一(yī)個(gè)功率為(wèi)10-15m3/分(fēn)鍾的鼓風(fēng)機确保煙(yān)霧均勻分(fēn)布在一(yī)塊檔風(fēng)闆上(shàng)防止槽上(shàng)産生(shēng)火(huǒ)焰渦流,酒精燃燒時(shí),與光電源相連的記錄儀記下(xià)光減弱量。
煙(yān)密度是以透光率量度,如(rú)果能(néng)達到60%光傳輸值(LightTransmittance),該電纜材料就(jiù)達到低(dī)煙(yān)标準,透光率越高,物料于燃燒時(shí)所釋放(fàng)的煙(yān)霧越少。
ISO4589-2/BS2863氧指數(OxygenIndexLOI)
這(zhè)是ISO和BS标準中針對氧指數的規範。它是指在室溫下(xià),當空氣的含氧量大于此氧指數時(shí),物料便會馬上(shàng)燃燒。氧指數值越高則表示物料越阻燃。假若某材料的氧指數為(wèi)21%,即表示此物料處于正常室溫下(xià)亦會自動燃燒,在正常室溫下(xià),空氣的含氧量為(wèi)21%,一(yī)般阻燃電纜的氧指數均大于33%.
ISO4589-3/BS2782.1溫度指數(TemperatureIndexTI)
這(zhè)是ISO和BS标準中針對溫度指數的規範,材料的氧指數會随着溫度升高而下(xià)降,當氣溫升高而物料的氧指數降至21%時(shí),物料便會自動燃燒,此溫度被稱為(wèi)溫度指數。
例如(rú),煤于室溫下(xià)的氧指數為(wèi)50%,但(dàn)當溫度升高至150℃,氧指數會降至21%,此材料亦會馬上(shàng)燃燒,材料的溫度指數便為(wèi)150℃。一(yī)般阻燃電纜溫度指數均大于250℃。
NES713毒性指數(ToxicityIndex)
這(zhè)是英國工程NES标準中針對電纜材料燃燒時(shí)産生(shēng)的氣體(tǐ)毒性規範,毒性是指對生(shēng)物體(tǐ)結構造成破壞或功能(néng)紊亂的一(yī)種性質,毒性指數是指材料燃燒時(shí)所産生(shēng)的所有氣體(tǐ)的毒性總和表現(xiàn)。
實驗規定,燃燒爐預熱到800℃,電纜材料中含有的有毒物質會被分(fēn)别燃燒,再利用氣流排放(fàng)速率收集每種有毒氣體(tǐ),然後通過化(huà)學分(fēn)析計算(suàn)每種有毒物質的含量,此指數是以數目表示其毒性。毒性指數越大,此物料所釋放(fàng)氣體(tǐ)的毒性越高。一(yī)般無鹵電纜材料的毒性指數均小于5.
值得注意的是,低(dī)煙(yān)無鹵材料燃燒時(shí)亦會産生(shēng)有毒的CO,如(rú)果材料中含有P、N、S,則生(shēng)成的有毒氣體(tǐ)更多,因此無鹵電纜不可稱為(wèi)無毒電纜,應稱為(wèi)低(dī)毒電纜。
CM、CMR和CMP電纜由于需要通過嚴格的UL防火(huǒ)标準,采用的電纜材料多含鹵素,CM和CMR電纜一(yī)般以聚氯乙烯(PVC)為(wèi)基材,而PVC材料含氯;CMP電纜一(yī)般以特氟珑聚四氟乙烯(FEP)為(wèi)基材,而FEP材料含氟。
此類含鹵線纜産生(shēng)的氣體(tǐ)毒性均較無鹵電纜大數倍,于火(huǒ)災安全中存着很大的隐患,可能(néng)會導緻火(huǒ)災現(xiàn)場(chǎng)多數的傷亡人(rén)員(yuán)不是被燒死而是被毒氣窒息而亡。
IEC耐火(huǒ)等級
耐火(huǒ)線纜指在火(huǒ)焰燃燒的情況下(xià)能(néng)保持一(yī)定時(shí)間(jiān)的正常運行,即保持線路(lù)的完整性(CircuitIntegrity)。為(wèi)了(le)評定線纜的阻火(huǒ)性能(néng)優劣,電工委員(yuán)會和英國電工委員(yuán)會分(fēn)别制定了(le)IEC331和BS6387兩個(gè)标準。相比之下(xià)BS6387在耐火(huǒ)能(néng)力的要求上(shàng)較IEC331高得多。
IEC60331阻燃等級
IEC60331-1999中,供火(huǒ)溫度要求為(wèi)750℃/3h級,表示在750℃下(xià)施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿。
BS6387阻燃等級
BS6387要求通過水平燃燒實驗、水噴淋實驗和機械沖擊震動燃燒實驗。水平燃燒實驗為(wèi)*650℃/3h、B級750℃/3h、C級950℃/3h和S級950℃/3min.
*表示在650℃下(xià)施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿;B級表示在750℃下(xià)施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿;C級表示在950℃下(xià)施加300伏電壓水平燃燒3小時(shí)不擊穿;S級表示在950℃下(xià)施加300伏電壓水平燃燒3分(fēn)鍾不擊穿。
水噴淋燃燒實驗分(fēn)為(wèi)W級,表示在施加300伏電壓燃燒15分(fēn)鍾然後再淋水燃燒15分(fēn)鍾不擊穿。沖擊震動燃燒實驗分(fēn)為(wèi)X級650℃/15min、Y級750℃/15min和Z級950℃/15min、X級表示在650℃下(xià)施加300伏電壓一(yī)邊燃燒一(yī)邊每30秒(miǎo)機械沖擊震動15分(fēn)鍾不擊穿;Y級表示在750℃下(xià)施加300伏電壓一(yī)邊燃燒一(yī)邊每30秒(miǎo)機械沖擊震動一(yī)次15分(fēn)鍾不擊穿;Z級表示在950℃下(xià)施加300伏電壓一(yī)邊燃燒一(yī)邊每30秒(miǎo)機械沖擊震動一(yī)次15分(fēn)鍾不擊穿。BS6387要求的zui别型号為(wèi)CWZ.
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