阻燃電纜火焰蔓延特性試驗(yàn)方法及其差異分析

阻燃電纜火焰蔓延特性試驗(yàn)方法及其差異分析

Summary：電纜的燃燒性能作為預(yù)防電氣火災(zāi)、防止火焰蔓延的重要組成部分愈發(fā)受到國(guó)內(nèi)業(yè)主及設(shè)計(jì)單位的重視，國(guó)內(nèi)于2014年底頒布了規(guī)范《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)，同時(shí)在2019年更新了《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)。兩種規(guī)范對(duì)電纜的阻燃性能分級(jí)形成兩種評(píng)價(jià)體系，通過(guò)著重分析兩種規(guī)范對(duì)于火焰蔓延特性試驗(yàn)方法及性能差異，比較分析了兩者阻止火焰蔓延能力的優(yōu)劣，以供相關(guān)人員在進(jìn)行電纜選型時(shí)參考。Keys：阻燃電纜；火焰蔓延；試驗(yàn)1阻燃電纜火焰蔓延特性試驗(yàn)方法的差異《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)將電纜分為燃燒性能A級(jí)、B1級(jí)、B2級(jí)及B3級(jí)，《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)將電纜分為阻燃A級(jí)、B級(jí)、C級(jí)及D級(jí)。下面文章將從三個(gè)方面分析兩者試驗(yàn)方法的差異。1.1試驗(yàn)設(shè)備《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)分級(jí)體系的試驗(yàn)設(shè)備主要分為四部分：試驗(yàn)箱、空氣源、鋼梯、引燃源。《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)分級(jí)體系的試驗(yàn)設(shè)備主要分為十部分：試驗(yàn)箱、空氣源、鋼梯、引燃源、吸煙罩、排煙管道、排煙管道中的測(cè)試儀器、風(fēng)機(jī)、煙密度測(cè)量設(shè)備、煙氣分析設(shè)備。因此可知上述兩者裝置成束燃燒部分試驗(yàn)裝置相同，只是《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)在此基礎(chǔ)上增加了熱釋放和產(chǎn)煙指標(biāo)的收集及分析裝置。1.2試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比兩種規(guī)范的試驗(yàn)箱尺寸、試驗(yàn)梯架、樣品長(zhǎng)度參數(shù)基本一致，試驗(yàn)參數(shù)最大的差別在于空氣源及供火時(shí)間的差距，《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)相較于《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)供火時(shí)間更短但是空氣源流量更大。其具體參數(shù)如表1所示。表1試驗(yàn)參數(shù)對(duì)比表參數(shù)規(guī)范類(lèi)別《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)試驗(yàn)箱尺寸寬(1000±100)mm相同深(2000±100)mm高(4000±100)mm試驗(yàn)梯架寬(500±5)mm(500±5)mm(800±10)mm高(3500±10)mm相同樣品長(zhǎng)度最小長(zhǎng)度3.5m3.5～3.6m空氣源(5000±500)L/m(8000±400)L/m引火源類(lèi)型標(biāo)稱(chēng)純度為95%的技術(shù)級(jí)丙烷相同熱值20.5kW20.5kW；30kW類(lèi)別根據(jù)非金屬含量確定電纜樣品根數(shù)根據(jù)電纜外徑確定電纜樣品根數(shù)供火時(shí)間A類(lèi)：40min；B類(lèi)：40minC類(lèi)：20min；D類(lèi)：20min20min獲取的試驗(yàn)數(shù)據(jù)測(cè)得的碳化部分應(yīng)不超過(guò)噴燈底邊以上2.5m，即碳化高度≤2.5m火焰蔓延FS：即炭化高度；熱釋放速率峰值；熱釋放總量；燃燒增長(zhǎng)速率指數(shù)；產(chǎn)煙速率峰值；產(chǎn)煙總量；滴落物/微粒1.3試樣制備《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)中通過(guò)測(cè)量截面積來(lái)計(jì)算每米電纜中非金屬材料的總體積，再按照不同燃燒代號(hào)計(jì)算出試樣根數(shù)。此方法較簡(jiǎn)單，但存在誤差。《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)試樣根數(shù)，具體公式計(jì)算如下。直徑大于或等于20mm的電纜，試樣根數(shù)N計(jì)算公式如下：式中：dc為電纜的直徑，mm；N為試樣根數(shù)。通過(guò)上述公式分別計(jì)算0.6/1kV電力電纜(截面積為25～240mm2)在兩種規(guī)范中試驗(yàn)根數(shù)的結(jié)果，形成主要數(shù)據(jù)，如圖1、圖2所示。圖1阻燃B類(lèi)與燃燒性能B1級(jí)試樣根數(shù)圖2阻燃C類(lèi)與燃燒性能B1級(jí)試樣根數(shù)2同等指標(biāo)下電纜阻止火焰蔓延能力的對(duì)比在工程實(shí)際中，B1級(jí)電纜的應(yīng)用范圍最廣，文章著重討論B1級(jí)電纜與阻燃B、阻燃C類(lèi)電纜在防止火焰蔓延能力方面的試驗(yàn)差異。根據(jù)前面的分析可知，兩種電纜分級(jí)體系中試驗(yàn)方法的最大差別在于試樣的取樣方式、供火時(shí)間及炭化高度(火焰蔓延)。2.1燃燒性能B1級(jí)電纜與阻燃B類(lèi)電纜的阻止火焰蔓延能力由圖1可知，當(dāng)電纜規(guī)格在25mm2(單芯截面積)及以上時(shí)，同樣試驗(yàn)條件下燃燒性能B1級(jí)電纜所需的試樣根數(shù)更多，即非金屬體積含量更高(當(dāng)電纜截面積較大時(shí)，接近3倍的關(guān)系)；燃燒性能B1級(jí)電纜的空氣源也更高，至少是阻燃B級(jí)電纜的1.4倍。雖然兩者供火時(shí)間一個(gè)為40min，一個(gè)為20min，但是由于引火源是完全一致的，因此其火焰燃燒的范圍也是一致的。同時(shí)，因?yàn)榭諝饬髁康年P(guān)系，高風(fēng)量對(duì)燃燒性能B1級(jí)電纜試驗(yàn)時(shí)間存在一定的加成作用。且由于同樣試樣條件下，燃燒性能B1級(jí)電纜的非金屬含量較阻燃B級(jí)電纜更高(大部分電纜)，因此綜合上述因素，燃燒性能B1級(jí)電纜的阻止火焰蔓延能力至少等于阻燃B級(jí)電纜或者更高。2.2燃燒性能B1級(jí)電纜與阻燃C類(lèi)電纜的阻止火焰蔓延能力由圖2可知，阻燃C類(lèi)和燃燒性能B1級(jí)電纜試驗(yàn)時(shí)間及炭化高度要求均一致，但是燃燒性能B1級(jí)電纜所需的電纜根數(shù)更多(即同樣條件下，電纜非金屬體積含量更高)；同時(shí)，燃燒性能B1級(jí)電纜試驗(yàn)的空氣源流量更高，至少為阻燃C類(lèi)電纜試驗(yàn)的1.4倍，試驗(yàn)時(shí)該工況下的電纜燃燒更充分。因此，燃燒性能B1級(jí)電纜阻止火焰蔓延的能力較阻燃C級(jí)電纜更強(qiáng)。3結(jié)論因《電纜及光纜燃燒性能分級(jí)》(GB31247—2014)還需獲取熱釋放速率峰值、受火1200s內(nèi)的熱釋放總量、燃燒增長(zhǎng)速率指數(shù)、產(chǎn)煙速率峰值、受火1200s內(nèi)的產(chǎn)煙總量等參數(shù)，但是《阻燃和耐火電線電纜或光纜通則》(GB/T19666—2019)中未對(duì)上述參數(shù)進(jìn)行要求，所以對(duì)上述參數(shù)不進(jìn)行對(duì)比分析。文章通過(guò)對(duì)同等指標(biāo)下電纜阻止火焰蔓延能力的對(duì)比分析，為選用兩種體系下的電纜提供新的思路。Reference[1]韓惠福.阻燃B1級(jí)電纜和阻燃B類(lèi)電纜的差異辨析[J].光纖與電纜及