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试论电线电缆防火在建筑中的重要性

北极星电力网技术频道    作者:佚名   2010/7/16 13:20:43   

  摘要:据悉近年来我国各类电气引起的火灾中,有60%以上是由电气线珞(电线电缆)引起的。如何安全合理地使用电气线路(电线电缆),如何规范整个市场,已成为人们越来越关注的问题。笔者结合阐述《民用建筑电线电缆防火设计规程》(DGJ08-93-2002)编制的目的、过程和该规程的作用,论述了电线电缆防火在建筑中的重要性。

  电线电缆的线芯是由无机材料制成,而它的绝缘层和护套层则是由有机材料制成。因为电线电缆担负着传递能量的作用,所以它是带着一定的温度在工作。如果这温度超过绝缘层和护套层所能承受的范围,就将导致这些有机材料的延燃或燃烧。
  根据有关资料介绍,近年来我国发生电气引起的火灾中,有60%以上是由电气线路(电缆电线)引起的。这些火灾引发了人们的思考:为什么电气线路(电线电缆)引起的火灾如此之多?用什么方法可以防止或减少电气线路的火灾?在建筑电气中如何正确合理地使用电缆电线,已成为人们越来越关注、越来越重视的问题。
  21世纪初受上海市建委的委托,由我院担纲主编,上海市消防局、上海市电缆研究所参编,编制《民用建筑电线电缆防火设计规程》(DGJ08—93—2002)(以下简称《规程》)的工作正式展开了。
  1 编制《规程)的目的(防止电线电缆因使用不当而引起火灾)
  上海市每年将竣工上千幢高层或超高层楼宇,每一幢竣工的建筑物都面临着如何安全、合理地使用电气线路(电线电缆)的问题。
  为什么要提出安全、合理地使用电气线路(电线电缆)?就是因为如果使用不当,普通电线电缆可能存在以下问题:
  a.由于电线电缆的绝缘层和护套层采用的是有机材料,这些材料在温度超过一定范围时,将会产生燃烧或延燃现象。而电线电缆在长期带载运行的情况下,导体本身的热量会使绝缘层和护套层产生局部老化。在过载的情况下将加速其局部老化。如果绝缘材料本身不合格或生产工艺有问题则更容易使其局部老化。老化的结果将导致击穿,一旦击穿就会引起相间短路。较大容量的相间短路在很短的时间内会引起几千度的高温,足以使周围的可燃物燃烧。
  b.由于电线电缆在长期带载运行的情况下,绝缘层和护套层都具有一定的温度,一般的物体在燃烧前都有一个预热的过程,而温度高的物体则不需要这一过程,所以更具备燃烧的条件。一旦有外部火源,带载的电线电缆是较容易引燃的。
  c.无论是电线电缆本身引发的火灾还是由外部火源引起的燃烧,由.于敷设在电气井道或线槽内的电线电缆往往是成束敷设的,而燃烧时的热辐射又将互相传导,造成火灾蔓延不止,泛滥成灾。
  d.电线电缆一般是沿着电气井道或线槽敷设,对于建筑物来说有一种贯串性,即电线电缆往往会穿越数个防火分区或整个楼层。所以,电线电缆一旦引燃就会顺着井道或线槽蔓延,火灾很容易波及整个建筑物。
  e.电线电缆一般敷设在建筑物内较隐蔽的地方,早期阴燃阶段较难被发现。而当后期被发现时已经是浓烟滚滚,并伴随大量的有毒气体,给处于隐蔽之处的燃烧物提供了更深层的保护。
  f.电线电缆引燃后会产生滚滚浓烟和大量的有毒气体。在以往发生的火灾中,烟雾的弥漫使逃生的人辨不清方向而惊慌失措,而延长在火灾现场中滞留的时间。另外,在火灾中不幸遇难者大部分是因吸人了有毒气体而窒息死亡,可以说有毒气体是火灾中的头号杀手。
  针对现有的电线电缆存在的上述问题和缺陷,有关人员研制出了一些新产品,如不会延燃不熄的阻燃电线电缆、在火焰的作用下仍能维持线路通电的耐火电线电缆、在火中不会产生大量有毒气体和浓烟的无卤低烟电线电缆等。
  然而,随着各种新产品在实际中的使用、推广及再研究,人们发现实际的情况不尽如人意。由电线电缆引发的火灾仍频繁发生,这里的原因大致如
下:
  (a)阻燃电缆不阻燃。根据《垂直安放的成束电线电缆的火焰垂直传播测试》(GB/T18380:2001)规定的不同等级标准的试验,阻燃电线电缆可分为A、B、C、D四种阻燃等级,见下表。

  生产厂家根据能满足上述条件所规定的不同级别,添加不同比例的阻燃剂而生产不同等级的阻燃电缆。在实际情况下,如不能按照规定的阻燃级别来选择阻燃电缆,其阻燃电缆肯定是不阻燃的。常见的情况大致有:①同一通道中所敷设的阻燃电缆的阻燃级别达不到要求,即同一通道中所敷设的阻燃电缆的非金属材料的含量超过标准允许的范围。②阻燃电缆与非阻燃电缆在同一通道中敷设。因为非阻燃电缆一旦引燃,便会沿着电缆延燃。对阻燃电缆(即使是A类)而言这是一个长时间的外火源,阻燃电缆在有外火源的情况下也就失去阻燃的意义了。③供货商以次充好,业主贪图便宜。
  (b)阻燃电缆不是不燃电缆。阻燃电缆只是在绝缘层和护套层添加了阻燃剂,使其在火中不会延燃,在外火源消失的情况下,经过一段时间能够自熄。阻燃电缆的阻燃性能是相对一定条件下所形成的阻燃,而超过这种条件的限制,也就失去其阻燃的特性了。
  (c)混淆耐火电缆和阻燃电缆的概念。有人错误地认为一般耐火电缆在火中能够通电,其价格比一般阻燃电缆贵,其性能一定比一般阻燃电缆好。实际上耐火电缆和阻燃电缆是两种概念、两种标准的产品,它们因使用的条件和服务的对象不同而不同,不存在谁比谁档次高。
  (d)耐火电缆并不阻燃。耐火电缆主要功能只是在外护套层、填充层及内绝缘层被火烧蚀后,靠缠包在铜导体上的云母耐火带保护而继续通电一段时间。一般耐火电缆不是指电缆可以耐火,只是在火中能够维持一段时间通电而已。如果不在其绝缘层和护套层添加阻燃剂,它是不具备阻燃特性的。所以将不阻燃的耐火电缆与阻燃电缆敷设在同一通道中,也是阻燃电缆并不起阻燃作用的原因之一。
  (e)一般耐火电缆不是耐高温电缆。当线芯温度或环境温度超过电缆的允许范围时,电缆的外护套层和内绝缘层材料就会老化。一旦外护套层和内绝缘层因老化而龟裂,其云母耐火带挡不住潮气的侵袭而很快被击穿。一般耐火电缆的长期工作温度与一般电缆是一样的,允许使用的环境温度也是一样的。
  (f)对无卤低烟电缆缺乏认识。有的发达国家在上个世纪80年代已研制出无卤低烟电缆,并大力推荐使用这种无害电缆,以取代和逐步废弃使用有毒的PVC电缆。这就是说,含卤的电缆在火中释放出的毒性是非常可怕的。如果把在30min可致人死亡的气体浓度的毒性指数判定为1的话,那么聚氯乙烯的毒性指数为15.01,无卤聚烯烃的毒性指数为0.79。人在聚氯乙烯的烟雾中只能存活2min,而换成无卤的材料,人在其烟雾中的存活就能延长到40min,大大增加了火灾时的逃生时间。另外根据有关材料表明,阻燃聚氯乙烯电缆燃烧时所发出的烟的透光率在15%以下,即人在此浓度烟里,其裸眼视距为2m左右。所以在火灾中,强烈弥漫的浓烟使受害者晕头转向而辨不清方向,延长在火中滞留的时间,从而导致烟和有毒气体的进一步吸人而窒息死亡。
  (g)测试手段不普及,市场不规范。由于生产电缆行业的特殊性,一般的厂家只要具备生产许可证即可,而对特殊电缆很少具有测试设备。有的厂家甚至连检测原材料的设备都没有,很难保证从原材料到成品的质量。
(h)没有统一的标准,造成市场的混乱。综上所述,如果广大设计者和使用者不能明白电线电缆在使用中的危险性,那么将把巨大的隐患储藏在成千上万幢建筑物内。所以编制《规程》的目的很明确:
  ④统一广大设计人员的认识,使从设计者到使用者都能明白电线电缆防火的重要性、必要性和危险性。
  ⑤确定一定的使用条件和范围,确保该用特殊电线电缆的地方应该要用,不该用的地方不要用,以防止不用、乱用和滥用。
  ⑥填补由于新的理念、新的技术、新的产品和新的市场所造成的设计和使用上的空白。
  2 如何编制《规程》(使编制的《规程)在电线电缆防火设计中起到应有的作用)
  由于《规程》是针对从电气线路(电线电缆)本身来防止或减少电气线路所引起和传播的火灾,国际国内有关行业均无此类的标准和规范。如何编写?依据是什么?编写到什么深度?等等,这一切都是未知数。于是我们先对生产厂家和市场进行调查、咨询和摸底,对现有的产品、生产的工艺和过程、测试的标准和手段进行调研,并向电缆专业的老前辈、专家请教和学习。
  从2001年5月开始,我们先后接触了《高层民用建筑设计防火规范》管理组、《民用建筑电气设计规范》管理组、上海电缆研究所等机构。参加了由上海电缆厂举办的“隔氧层阻燃电缆现场燃烧试验及研讨会”,以及由“高规”管理组主持的“模拟实体火灾电缆特性试验”技术研讨会。现场观摩了成束电缆垂直燃烧的阻燃试验、烟密度燃烧试验及卤酸气体总量的测定等。并多次观看了小型电线电缆在现场燃烧的耐火试验、过载试验,以及与普通电线电缆相比较的现场燃烧试验。大量的调查使我们有了较清晰的轮廓和范围,并基本明确了要点所在:

  a.标准的引用。由于国内尚无此类有关阻燃和耐火电线电缆生产的行业标准和规范,我们引用了国标有关阻燃、耐火和无卤低烟的测试标准作为概念,其原因如下:①国标的测试标准已等同于国际IEC的标准。②对所引用的专业术语比较统一。③概念的形成最终必须让实践来检验。如要验证什么是阻燃A级电缆?生产成型的电缆并最终通过GB/T18380.3-2001(idt IEC 60332—3)标准测试的就是阻燃A级电缆,反之就不是。④面对我国加入WTO,引用等同于IEC标准的概念容易被国际国内所接受和使用。
  b.特殊电线电缆种类的划分。各种各样的电线电缆不要说外行的人来分辨,就是内行的人往往都会看花了眼。例如出自二个厂家生产的同一种电缆,其型号和名称可能完全不一样。所以要首先确定阻燃、耐火和无卤低烟的概念,然后派生出阻燃A~D级电缆、耐火的阻燃电缆、无卤低烟阻燃电缆、无卤低烟耐火的阻燃电缆等等。同时根据已有的国家有关的行业标准及参照国际国内有关标准,对各种电线电缆的名称和标注方式做了明确的规定。这样一方面便于设计人员的选用和标注,一方面便于市场的统一。
  c.标准的引用和电线电缆种类的划分关键是为了运用。如何运用?用在什么地方?这才是《规程》的核心部分。建筑种类的繁多使建筑物等级的划分相当困难,而以往规范的编制单位又针对自己规范的特点划分了不同的等级。这样便造成了设计人员有时会不知所从。在《规程》中,基本上借用了《火灾自动报警系统设计规范》1999版中的有关建筑物等级的划分。这首先是考虑到《火灾自动报警系统设计规范》中的建筑物等级的分类比较齐全和详细,其次建筑物等级的分类应尽可能地靠近国标,不至于造成分类标准太多。建筑物等级确定后,根据不同建筑的性质、重要性和防火等级确定 使用阻燃电线电缆的阻燃级别,以及使用耐火电线电缆的场合和方式。对于超高层建筑、一类民用建筑明确规定应使用无卤低烟的电缆,对于二类民用建筑建议使用无卤低烟的电缆,等等。
  d.对不同场合、不同使用对象所采用的线路的敷设方法做了进一步明确的规定。例如,对于为消防设备供电的线路应该考虑到火灾时的复杂情况,如水喷或一般重物坠落对供电线路的影响,并采取一定的防范措施。在供电线路明敷时,不应或不宜采用塑料管保护。对于穿越楼层或防火分区的 线槽或桥架必须采用防火封堵。对于有大量电缆敷设的场所,当其非金属材料的含量超过阻燃A级一倍以上,必须采用阻火分隔。
  e.为了便于设计人员和使用者了解和掌握各种特殊电线电缆的型号和级别,在附录中收录了常用的特殊电线电缆的型号,以及有关阻燃级别的计算方法。并附录了经我们计算过的常用各种规格电线电缆,在不同阻燃级别中大致根数的表格,以供设计人员参考。
  3 编制《规程》的作用及有待完善的地方
  编制《规程》应该起到如下的作用:
  a.统一设计人员的认识,使从设计者到使用者都能明白电线电缆防火的重要性和必要性。
  b.便于设计人员掌握特殊电线电缆的性能和用途,而不至于在新产品、新观念面前束手无策。
  c.基本确定使用的范围和对象,使设计人员有法可依。
  d.对统一市场、统一产品的名称和概念有着积极的先导作用。
  e.对于已执行的各种规范、标准的不明之处和不足之处作相应的补充和修改。
  由于市场庞大而不统一,产品繁多而又各自为政,加之人们的观念一时没有更新,给编制《规程》带来了一定难度,也将给日后的施行带来一些障碍:
  (a)认为质量好、性能全的产品,其价格必然很高。然而随着市场的发展,新材料的发现和使用,原材料的价格已大大下降了。而且国内一些有规模、有技术实力的厂家的生产能力、技术和工艺都已较为成熟。因此现有产品的价格也较早期大大下降了。例如,在国家公布2001年度的“电线电缆产品出厂价格目录”(俗称红本参考价)中,阻燃C级电缆的价格较一般电缆的价格高8%,而实际上厂家的供货价一般均在高4%左右。在红本参考价中,YJV电缆比一般VV电缆的价格高35%左右,而实际供货价只高10%—15%。在红本参考价中,无卤低烟电缆的价格较YJV电缆的价格高出60%左右,实际的供货价则更低一些。目前在红本参考价中,尚没有无卤低烟的阻燃A级电缆的指导参考价,这需要根据实际情况而定了。
  (b)目前已颁布或已执行的规范和标准,往往只对用于消防设备的线路作一些简单的规定,而消防部门也只对这一部分进行监督和检验,他们认为一般的电气线路归供电部门管理,而供电部门往往只管理到建筑物的进线。所以,编制《规程》可以说是对建筑物内部的电气线路进行管理的初步尝试。但如何真正管理好这一部分,还有待广大设计人员的努力和社会上方方面面的支持。
  (c)电线电缆的产品本身就名目繁多,而特殊的电线电缆在市场上更是千变万化。但特殊的电线电缆必须满足相应的标准,如果达不到标准要求,就是不合格产品而应该淘汰。
  (d)应该提醒的是,高档的产品如无卤低烟的阻燃A级电缆等,并不是所有的厂家都能生产的。它的工艺要求相当高,一般只有具备一定规模的厂家才能生产。虽然这种工艺和生产技术在今天来说已经不能算是什么特别的高新技术了,但大家选择时应该从产品、生产工艺和设备,以及检测手段等进行综合调查。
  (e)应该指出,某些电气设计人员,除了对电线电缆的载流量较熟悉以外,对电线电缆其它方面的知识知之甚少。应该对产品和质量作多方面了解,以便提出更多更好的建议和要求。
  总之,《规程》的形成和颁布只是电线电缆防火概念的一个雏形,它必然有着很多不周全的地方。希望大家在实践中不断探索、研究,提出更多更好建议,不断地完善这一《规程》,完善我们的设计。

来源:《建筑电气》
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