摘要：按照國(guó)標(biāo)《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（GB 50016—2014）及防火電纜相關(guān)檢驗(yàn)規(guī)范，設(shè)計(jì)一種銅金屬外殼裝置的預(yù)制分支防火電纜，重點(diǎn)闡述了產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu)及主要檢測(cè)項(xiàng)目的驗(yàn)證。通過多次結(jié)構(gòu)優(yōu)化和檢驗(yàn)驗(yàn)證，在環(huán)保及防火性能上達(dá)到國(guó)標(biāo)要求，有效解決了施工現(xiàn)場(chǎng)因主干電纜與支線電纜接頭處理不到位導(dǎo)致防火性能喪失等問題。

關(guān)鍵詞：柔性防火電纜;金屬外殼;預(yù)制分支防火電纜

0 ? ?引言

近年來，由于國(guó)家對(duì)環(huán)保及消防安全方面的重視，電線電纜行業(yè)研發(fā)和設(shè)計(jì)向環(huán)保及安全使用性能等領(lǐng)域發(fā)展。柔性礦物絕緣電纜（簡(jiǎn)稱“防火電纜”）NG/A-（BTLY）、BBTRZ等在火災(zāi)中能保持供電并承受消防水噴淋及重物跌落沖擊，因而在設(shè)計(jì)上環(huán)保要求較高、安全系數(shù)等級(jí)要求較嚴(yán)的建筑領(lǐng)域廣泛使用。在人員密集及消防安全等級(jí)較高的場(chǎng)所，由于敷設(shè)現(xiàn)場(chǎng)的復(fù)雜性，所使用的防火電纜因其結(jié)構(gòu)的特殊性主干電纜與支線電纜接頭處理可能不到位，一旦防火電纜的結(jié)構(gòu)受到破壞，必然造成安全隱患，而且會(huì)使電纜失去防火、環(huán)保等性能。因此，結(jié)合實(shí)際安裝需求，設(shè)計(jì)和開發(fā)一種新型預(yù)制分支防火型環(huán)保電纜很有必要，其既要像普通分支電纜一樣安裝方便、快捷、無故障風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)行可靠，又要做到分支頭達(dá)到消防驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。本公司設(shè)計(jì)、開發(fā)了一種銅金屬外殼固定裝置的預(yù)制分支防火電纜，并通過線路完整性檢測(cè)，已率先應(yīng)用于市場(chǎng)。發(fā)生火災(zāi)時(shí)，線路可持續(xù)通電延緩3 h，給人員逃生提供了很大幫助，減少了火災(zāi)發(fā)生時(shí)的人員傷亡。

1 ? ?防火電纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

常用的礦物復(fù)合絕緣鋁護(hù)套柔性防火電纜產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括退火軟銅導(dǎo)體、耐高溫950 ℃及以上合成云母帶、陶瓷化防火硅橡膠絕緣層、阻燃填充繩、阻燃繞包帶、擠包或軋紋鋁護(hù)套、PE隔離層骨架、氫氧化鎂防火層、無鹵低煙聚烯烴外護(hù)套。

2 ? ?預(yù)制分支防火電纜分支包原方案設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

把礦物復(fù)合絕緣鋁護(hù)套柔性防火電纜主干線和分支線剝離、合成與修復(fù)，使預(yù)制分支防火電纜分支包性能符合防火特性的設(shè)計(jì)要求。

2.1 ? ?原方案設(shè)計(jì)

（1）導(dǎo)體;（2）C形夾;（3）耐火層云母繞包帶;（4）交聯(lián)聚乙烯絕緣;（5）無鹵低煙聚烯烴注塑護(hù)套。

2.2 ? ?結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)及性能說明

（1）導(dǎo)體：由退火類柔軟性電解純銅組成。

（2）C形夾：用于導(dǎo)體分支連接體固定主體電纜導(dǎo)體和分支電纜導(dǎo)體。

（3）耐火層云母繞包帶：采用繞包云母帶作為耐火絕緣層，云母帶具有優(yōu)良的電氣、耐高溫、耐燃燒性能，良好的柔軟性及拉伸強(qiáng)度，適用于高速繞包工藝。明火燃燒時(shí)基本不存在有害煙霧的揮發(fā)，并能保證線路的完整性。

（4）交聯(lián)聚乙烯絕緣：長(zhǎng)期允許工作溫度可達(dá)90 ℃，同時(shí)擊穿場(chǎng)強(qiáng)高，介質(zhì)損耗低。交聯(lián)聚乙烯不含鹵素，具有環(huán)保性能，燃燒時(shí)發(fā)煙量低且不含有毒氣體。

（5）無鹵低煙聚烯烴注塑護(hù)套：材料燃燒時(shí)阻燃性能穩(wěn)定，完全不含鹵素成分，釋放的煙霧和有毒氣體極少，不影響人員視線，適用于空間較小的隧道和地鐵敷設(shè)場(chǎng)所。

3 ? ?原方案試驗(yàn)檢測(cè)驗(yàn)證

防火電纜設(shè)計(jì)完成后所進(jìn)行的必要驗(yàn)證項(xiàng)目有工頻交流耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻測(cè)試、線路完整性耐火試驗(yàn)，以驗(yàn)證電纜是否符合設(shè)計(jì)要求。

3.1 ? ?工頻交流耐壓試驗(yàn)

試驗(yàn)原理：通過高壓試驗(yàn)后用有無被擊穿來判斷產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，是有效檢驗(yàn)電纜質(zhì)量缺陷的手段之一。

試驗(yàn)結(jié)論：按照《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第8部分：交流電壓試驗(yàn)》（GB/T 3048.8—2007）要求：交流耐壓試驗(yàn)要求進(jìn)行檢測(cè)，電纜浸水時(shí)間不小于1 h;施加3.5 kV工頻電壓5 min不擊穿。交流耐壓試驗(yàn)通過，如表1所示。

3.2 ? ?絕緣電阻測(cè)試

試驗(yàn)原理：在電線電纜中，絕緣電阻是影響其質(zhì)量的關(guān)鍵因素和主要指標(biāo)，絕緣電阻可以反映出電線電纜在電和熱擊穿過程中的能力，通過測(cè)量絕緣電阻，可以分析評(píng)價(jià)電線電纜的質(zhì)量?jī)?yōu)劣。

試驗(yàn)結(jié)論：按照《電線電纜電性能試驗(yàn)方法 第5部分：絕緣電阻試驗(yàn)》（GB/T 3048.5—2007）要求：絕緣電阻試驗(yàn)浸水不小于1 h，測(cè)試電壓500～1 000 V時(shí)≥200 MΩ·km。實(shí)測(cè)220 MΩ·km，試驗(yàn)通過，如表1所示。

3.3 ? ?線路完整性耐火試驗(yàn)

試驗(yàn)原理：電纜外徑大于20 mm，按照《用于煙和熱控制系統(tǒng)及其他特定的仍在繼續(xù)的火災(zāi)安全系統(tǒng)部件的大直徑電力電纜著火完整性的評(píng)定方法》（BS 8491：2008）要求，來檢驗(yàn)電纜設(shè)計(jì)是否符合防火性能的要求;電纜外徑小于等于20 mm，按照《電纜在火焰條件下保持線路完整性的耐火試驗(yàn)方法》（BS 6387：2013）來驗(yàn)證電纜是否達(dá)到防火性能的要求。線路完整性試驗(yàn)時(shí)，試樣施加電壓為該電纜額定電壓0.6/

1 kV，受火溫度為830～870 ℃，受火時(shí)間120 min;受火10 min開始沖擊，每隔10 min沖擊一次;試驗(yàn)結(jié)束前5 min開始噴水，每隔60 s噴水一次，每次噴水持續(xù)5 s;線路保持完整，熔斷器不斷，指示燈不滅。

試驗(yàn)結(jié)論：按照BS 8491：2008要求，受火及機(jī)械振動(dòng)120 min（試驗(yàn)115 min時(shí)噴水）后，指示燈熄滅，線路完整性耐火試驗(yàn)不通過，具體檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總?cè)绫?所示。

4 ? ?方案優(yōu)化

基于原方案檢驗(yàn)數(shù)據(jù)梳理分析，浸水后的絕緣雖然達(dá)到設(shè)計(jì)要求，但設(shè)計(jì)裕度偏低，有產(chǎn)品設(shè)計(jì)優(yōu)化的必要性。線路完整性試驗(yàn)未通過，電纜設(shè)計(jì)防火性能達(dá)不到使用要求，主要是由于設(shè)計(jì)上沒有充分應(yīng)用具有防火性的絕緣材料和護(hù)套材料，原方案中所使用絕緣層為云母加交聯(lián)聚乙烯材料，在絕緣性能上符合電力電纜正常線路運(yùn)行的要求，但火災(zāi)發(fā)生時(shí)，不具備必要的防火性能，特別是交聯(lián)聚乙烯材料在線路完整性測(cè)試初始階段前10 min已完全被高溫融化，線路相與相之間失去絕緣性，導(dǎo)致檢測(cè)驗(yàn)證失敗。無鹵低煙聚烯烴注塑護(hù)套在火災(zāi)高溫環(huán)境下雖然達(dá)到環(huán)保性能，但該材料并不阻熱，火災(zāi)中的熱量仍能通過護(hù)套層傳到內(nèi)部絕緣層，沒有起到防火保護(hù)的作用。

4.1 ? ?改進(jìn)后方案設(shè)計(jì)

根據(jù)檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析改進(jìn)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化后產(chǎn)品結(jié)構(gòu)如圖2所示，具體包括：（1）導(dǎo)體;（2）C形夾;（3）防火層云母繞包帶;（4）陶瓷化防火硅橡膠絕緣帶;（5）耐高溫?zé)峁绦詮椥泽w防火硅凝膠;（6）銅金屬固定裝置分支盒。

4.2 ? ?結(jié)構(gòu)材料設(shè)計(jì)及性能說明

（1）導(dǎo)體、C形夾、云母繞包耐火層維持原方案不變。

（2）陶瓷化防火硅橡膠絕緣帶：為有機(jī)硅和無機(jī)的二氧化硅，另加入陶瓷化粉和耐火材料組成;其性能克服了耐火云母發(fā)脆、撞擊易脫落等缺點(diǎn)，具有防火、耐火、阻燃、低煙、無毒、高絕緣等性能，為防火電纜應(yīng)用的一種性能優(yōu)良的新材料，被燒后形成堅(jiān)硬的殼體，但仍具有良好的絕緣電阻，可以使線路在火焰中持續(xù)通電3 h以上，從而為火災(zāi)時(shí)人員的疏散和搶救爭(zhēng)取了寶貴的時(shí)間。常溫下和普通的橡膠帶類似，較為柔軟，方便纏繞操作，耐火溫度為2 800 ℃以上。

（3）耐高溫?zé)峁绦詮椥泽w硅凝膠：為防火、耐火、阻燃絕緣材料，能將纜芯隔離起來。分為A、B兩袋，在使用時(shí)將A、B兩袋混合均勻，從銅金屬外殼固定裝置預(yù)留口處倒入，倒?jié)M為止，硅凝膠在20 min內(nèi)變?yōu)楣腆w，具有橡膠的柔彈性、避震抗沖擊、防火等性能，絕緣性能和機(jī)械性能優(yōu)越。

（4）銅金屬固定裝置分支盒：置于電纜最外層，厚度1.2 mm，耐火溫度為1 082 ℃，高于火焰溫度600～1 000 ℃;其具有防機(jī)械損傷、耐磨、抗壓、防爆等性能，安裝簡(jiǎn)易，由上、下相同形式的銅制金屬盒組成，兩端可根據(jù)電纜外徑的尺寸選擇大小，安裝時(shí)上、下合起，邊隙用橡膠條密封，螺絲加固，灌膠口在分支盒最上端，灌膠后由螺絲密封。

5 ? ?優(yōu)化后試驗(yàn)檢測(cè)驗(yàn)證

產(chǎn)品優(yōu)化后，工頻交流耐壓試驗(yàn)、絕緣電阻測(cè)試、線路完整性耐火試驗(yàn)均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。具體線路完整性檢測(cè)如圖3所示，優(yōu)化后檢測(cè)數(shù)據(jù)匯總表如表2所示。

6 ? ?結(jié)語

本文針對(duì)防火電纜預(yù)制分支包進(jìn)行了設(shè)計(jì)和檢測(cè)驗(yàn)證，并據(jù)此反復(fù)優(yōu)化結(jié)構(gòu)，再檢測(cè)驗(yàn)證，從而達(dá)到防火性能技術(shù)要求，既滿足了普通分支電纜的特點(diǎn)及安裝要求，又有效解決了現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)安裝電纜時(shí)主干線路與分支線路加接頭處理不理想破壞防火性能的問題。本次基于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析優(yōu)化設(shè)計(jì)的防火電纜預(yù)制分支包不僅性能檢測(cè)驗(yàn)證達(dá)到防火性能技術(shù)要求，實(shí)現(xiàn)了防火電纜主干線路與分支線路連接時(shí)不破壞本身的防火性能，而且由于使用了銅外殼分支包模型，從外觀上得到了客戶的認(rèn)可，客戶認(rèn)為銅外殼分支包是最好的防火護(hù)層。該產(chǎn)品在消防領(lǐng)域安全防火等級(jí)較高的電纜安裝場(chǎng)所有較好的發(fā)展前景，目前該產(chǎn)品市場(chǎng)反響良好，促使公司防火電纜業(yè)務(wù)快速增長(zhǎng)。本公司會(huì)在后續(xù)的市場(chǎng)驗(yàn)證過程中，積極針對(duì)客戶安裝使用時(shí)提出的意見和建議，持續(xù)優(yōu)化改進(jìn)，努力提高產(chǎn)品安裝敷設(shè)的使用性能，密切關(guān)注客戶的實(shí)際使用效果，把預(yù)制分支防火電纜推向更大的市場(chǎng)。

[參考文獻(xiàn)]

[1] 用于煙和熱控制系統(tǒng)及其他特定的仍在繼續(xù)的火災(zāi)安全系統(tǒng)部件的大直徑電力電纜著火完整性的評(píng)定方法：BS 8491：2008[S].

[2] 電纜在火焰條件下保持線路完整性的耐火試驗(yàn)方法：BS 6387：2013[S].

收稿日期：2020-08-04

作者簡(jiǎn)介：龍景陽(yáng)（1979—），男，河南人，電線電纜制造技師，研究方向：電線電纜產(chǎn)品研發(fā)及生產(chǎn)制造。