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2018年03月07日16:13T|T
【移動(dòng)通信網(wǎng)】摘要：針對(duì)當(dāng)前電線電纜燃燒試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)體系龐大、復(fù)雜的實(shí)際情況，對(duì)相關(guān)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)的分析非常重要。有關(guān)阻燃電纜或材料的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)已全面更新，阻燃電纜國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分為兩大體系。一是歐洲體系（包括IEC、ISO、BS等標(biāo)準(zhǔn)），二是美國(guó)體系（包括UL、ASTM、AEIC等標(biāo)準(zhǔn)），這兩大體系的最大區(qū)別在于成束電纜的垂直燃燒試驗(yàn)，我們電線電纜阻燃耐火的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都已等同采用IEC（國(guó)際電工委員會(huì)）標(biāo)準(zhǔn)。[1]本文就美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)，歐盟CPR標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)IEC60332標(biāo)準(zhǔn)以及目前由公安部沈陽(yáng)消防研究所會(huì)同有關(guān)單位正在制定的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)防火規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)，在不同條件下電纜成束燃燒試驗(yàn)作一探究。
關(guān)鍵詞：電線電纜；成束燃燒；燃燒試驗(yàn)；國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)；國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
ResearchonCableBundleBurnTestunderDifferentConditions
(JiaxingHaitangElectronicsCo.,Ltd.,Jiaxing,2018)
Abstract:Inviewofthehugeandcomplicatedactualsituationofthecurrentburningteststandardsystemofwireandcable,itisveryimportanttoanalyzetherelevantdomesticandinternationalstandards.Internationalstandardsforflame-retardantcablesormaterialshavebeenfullyupdated,internationalstandardflameretardantcableisdividedintotwosystems.First,theEuropeansystem(includingIEC,ISO,BSandotherstandards),thesecondistheUnitedStatessystem(includingUL,ASTM,AEICandotherstandards).Thebiggestdifferencebetweenthesetwosystemsliesintheverticalburningtestofbunchedcables.Ournationalstandardsforfire-retardantandflame-retardantwiresandcableshavebeenequatedwithIEC(InternationalElectrotechnicalCommission)standards.[1]Inthispaper,theUnitedStatesULstandards,theEUCPRstandards,theInternationalElectrotechnicalCommissionIEC60332standardsandthecurrentMinistryofPublicSecurityShenyangFireInstitutetogetherwiththerelevantunitsarebeingdeveloped"civilelectricaldesignfireprotectionnorms"standard,underdifferentconditionsforcablebundlesburningtestExplore.
KeyWords:Clcctricalwiresandcables;combustiontest;ChineseNationStandards;Intcrnationalstandards
1.緒論
1.1電纜阻燃性能的重要性
電線電纜是生產(chǎn)和生活中重要的基礎(chǔ)設(shè)施。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和電力工業(yè)的快速發(fā)展，電線電纜的使用量大幅上升。電線電纜在正常運(yùn)行中由于老化、短路等問(wèn)題會(huì)帶來(lái)火災(zāi)危險(xiǎn)性[2-3]。據(jù)消防部門統(tǒng)計(jì)，電氣火災(zāi)中由電線電纜引起的火災(zāi)占50%以上（詳見(jiàn)圖1.1.1），而城市火災(zāi)中有三分之二以上是由于電線電纜燃燒蔓延造成的[4-5]。
圖1.1.1
1.2電纜燃燒試驗(yàn)的意義
電線電纜的燃燒試驗(yàn)對(duì)于保障電線電纜安全工作、防止電線電纜火災(zāi)事故發(fā)生至關(guān)重要。關(guān)于電線電纜燃燒試驗(yàn)的國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)種類繁多，體系結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜[5-6]。
2.背景介紹
2.1阻燃電纜的概念
阻燃(flameretardance)：在規(guī)定條件下，試樣被燃燒，在撒去火源后，火焰在試樣上的蔓延僅在限定范圍內(nèi)并且自行熄滅的特性，所具有的阻止或延緩火焰蔓延的性能。
阻燃電線電纜：難以著火并具有阻止或延緩火焰蔓延能力的電線電纜。通常指能通過(guò)GB/T18380.3(等同IEC60332-3)試驗(yàn)合格的電線電纜。
2.2阻燃電纜的市場(chǎng)地位
由于普通電線電纜燃燒時(shí)會(huì)蔓延擴(kuò)大火勢(shì)，造成重大火災(zāi)，而阻燃電纜具有難以著火并具有阻止或延緩火焰蔓延能力。因此，近年來(lái)阻燃耐火電纜得到了廣泛的使用，產(chǎn)品被各行業(yè)所使用，比例越來(lái)越大，我國(guó)不少電纜企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)阻燃耐火電纜，并出口到國(guó)外市場(chǎng)，了解不同區(qū)域?qū)τ诰�纜要求的差別十分重要。
2.3阻燃電纜標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)指標(biāo)
阻燃電纜標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)電纜涉及火災(zāi)安全的主要技術(shù)指標(biāo)是CO2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。
2.4歐洲和美國(guó)防火標(biāo)準(zhǔn)的不同著重點(diǎn)
美國(guó)防火標(biāo)準(zhǔn)較關(guān)注前兩個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但是歐洲對(duì)火災(zāi)安全有著完全不同的觀點(diǎn)。
美國(guó)傳統(tǒng)的概念認(rèn)為：火災(zāi)的根源在于一氧化碳（CO）毒氣的產(chǎn)生以及其后的燃燒過(guò)程中CO轉(zhuǎn)化為CO2的熱釋放，因此，控制燃燒過(guò)程中的熱釋放量可減少火災(zāi)的危害。
美國(guó)UL的CMR級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)UL1666模擬了多根電纜垂直敷設(shè)于通風(fēng)豎井中的燃燒情況，對(duì)電纜的阻燃性能提出更高的要求，另外美國(guó)UL的CMP級(jí)安全標(biāo)準(zhǔn)UL910涉及水平隧道中進(jìn)行的燃燒試驗(yàn)，在歐洲標(biāo)準(zhǔn)中沒(méi)有這方面的內(nèi)容。美國(guó)是最大的電線電纜市場(chǎng)，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)很多企業(yè)接到美方的標(biāo)書，要求按美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)為其生產(chǎn)產(chǎn)品。
而歐洲傳統(tǒng)以來(lái)深信：在燃燒中產(chǎn)生的鹵酸（HCL）釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定人們能否安全脫離火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)的主要因素。
2017年7月起，所有進(jìn)入歐美境內(nèi)的電線電纜產(chǎn)品的各項(xiàng)性能要求均需達(dá)到EN50575-2014認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)，通過(guò)CPR線纜產(chǎn)品阻燃等級(jí)評(píng)估、獲得DOP性能聲明。
這一標(biāo)準(zhǔn)的涵蓋范圍包括了：電力電纜、控制和通信電纜、對(duì)稱電纜和具有金屬導(dǎo)體的同軸電纜、光纖電纜等。
與以往相比，此次歐盟實(shí)施的CPR法規(guī)有兩大特點(diǎn)。
1.由指令性變強(qiáng)制性。以往歐盟的建筑產(chǎn)品使用CPD指令來(lái)協(xié)調(diào)建筑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，CPD指令主要以指引勸導(dǎo)為主，有方向性，但并非強(qiáng)制執(zhí)行。若企業(yè)依規(guī)執(zhí)行固然好；若企業(yè)不執(zhí)行，也能照常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)，不受影響。長(zhǎng)此以往，產(chǎn)品質(zhì)量整體水平仍然難以得到充分的保證。而現(xiàn)在實(shí)施的CPR法規(guī)為強(qiáng)制性法規(guī)，若不執(zhí)行，則企業(yè)產(chǎn)品被禁止進(jìn)入歐盟市場(chǎng)，這對(duì)企業(yè)而言有了較大的約束力。
2.此次實(shí)施的CPR法規(guī)首次正式把室內(nèi)用的電力、通訊、控制電纜納入建筑法規(guī)中，要求電纜的防火性能和有害物質(zhì)的釋放都必須符合歐盟標(biāo)準(zhǔn)。這對(duì)于生產(chǎn)室內(nèi)線纜產(chǎn)品的企業(yè)而言，是前所未有的新挑戰(zhàn)。
2.5我國(guó)電線電纜阻燃耐火的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)
我國(guó)電線電纜阻燃耐火的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)都已等同采用IEC(國(guó)際電工委員會(huì))標(biāo)準(zhǔn),如GB/T18380-2001《電纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)》等同采用了IEC60332-3:1992;GB/T19216-2003《電線電纜耐火特性試驗(yàn)方法》)等同采用了IEC60331-21:1999;GB/T17651-1998《電纜成光纜在特定條件下燃燒的煙密度的測(cè)定》等同采用IEC61034:1997。目前IEC60332-3:1992標(biāo)準(zhǔn)已頒布新標(biāo)準(zhǔn)IEC60332-3:2000《在火焰條件下的電纜測(cè)試》,歐洲國(guó)家已按照新的標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。
目前電纜行業(yè)主要依據(jù)GB/T19666：2005阻燃和耐火電線電纜通則中有關(guān)無(wú)鹵、低煙、阻燃和耐火等特性的試驗(yàn)方法和性能要求均采用下列最新國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：
IEC60331：1999在火焰條件下電纜或光纜的線路完整性試驗(yàn)；
IEC60332：2000電纜或光纜在火焰條件下的燃燒試驗(yàn)；
IEC60754：1997取自電纜或光纜的材料燃燒時(shí)釋放氣體的試驗(yàn)方法；
IEC61034：1997電纜或光纜在特定條件下燃燒的煙密度測(cè)定。
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部建標(biāo)《關(guān)于印發(fā)〈2009年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、修訂計(jì)劃〉的通知》（建標(biāo)[2009]88號(hào)）要求，由公安部沈陽(yáng)消防研究所會(huì)同有關(guān)單位正在制定中的《民用建筑電氣設(shè)計(jì)防火規(guī)范》對(duì)通信電纜阻燃防火方面提出了新的要求。
3各阻燃體系標(biāo)準(zhǔn)的對(duì)比
3.1各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)試要求[7-12],詳見(jiàn)表3.1.1。
3.2CPR阻燃標(biāo)準(zhǔn)[7][10]，詳見(jiàn)表3.2.1。
3.3UL阻燃標(biāo)準(zhǔn)
UL阻燃標(biāo)準(zhǔn)有CMP級(jí)、CMR級(jí)、CM級(jí)、CMG級(jí)和CMX級(jí)。
CMP級(jí)（送風(fēng)燃燒測(cè)試/斯泰鈉風(fēng)道實(shí)驗(yàn)）這是UL防火標(biāo)準(zhǔn)中要求最高的電纜，適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL910，煙密度要求的峰值最大為0.5，平均密度值最大為0.15。這種CMP電纜通常安裝在通風(fēng)管道或空氣處理設(shè)備使用的空氣回流增壓系統(tǒng)中，被加拿大和美國(guó)所認(rèn)可采用。符合UL910標(biāo)準(zhǔn)的FEP/PLENUM材料，阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3標(biāo)準(zhǔn)的低煙無(wú)鹵材料的阻燃性能好，燃燒起來(lái)煙的濃度低。
CMR級(jí)（直立燃燒測(cè)試）這是UL標(biāo)準(zhǔn)中商用級(jí)電纜，適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1666，沒(méi)有煙密度規(guī)范，一般用于樓層垂直和水平布線使用。
CM級(jí)（垂直燃燒測(cè)試）適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581，沒(méi)有煙密度規(guī)范，一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線，不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。
CMG級(jí)（垂直燃燒測(cè)試）適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581，沒(méi)有煙密度規(guī)范，一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線，不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。
CMX級(jí)（垂直燃燒測(cè)試）適用安全標(biāo)準(zhǔn)為UL1581-VW-1。UL1581-VW-1和IEC60332-1類似，只是燃燒的時(shí)間不同。沒(méi)有煙密度或毒性規(guī)范，僅用于敷設(shè)單條電纜的家庭或小型辦公室系統(tǒng)中，且不應(yīng)成捆敷設(shè)使用。
3.4IEC阻燃標(biāo)準(zhǔn)
國(guó)際電工委員會(huì)分別制定了IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。
IECC60332-1和IEC60332-2分別用來(lái)評(píng)定單根線纜按傾斜和垂直布放時(shí)的阻燃能力(國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)GB12666.3和GB12666.4標(biāo)準(zhǔn))。
IEC60332-3(國(guó)內(nèi)對(duì)應(yīng)GB12666.5-90)用來(lái)評(píng)定成束線纜垂直燃燒時(shí)的阻燃能力,相比之下成束線纜垂直燃燒時(shí)在阻燃能力的要求上要高得多。IEC60332-3成束燃燒有A類、B類、C類、D類之分。其中D類為IEC的新提案，適用于外徑12mm及以下的電線電纜。
3.5國(guó)內(nèi)阻燃標(biāo)準(zhǔn)，符合表3.5.1規(guī)定。
3.5.2國(guó)內(nèi)成束電線電纜的水平燃燒性能應(yīng)符合下列要求：
(a)用火焰強(qiáng)度為88kW的噴燈在試樣一端（受火長(zhǎng)度1.37m），垂直于試樣供火20min,測(cè)量火焰延電線電纜傳播的距離和產(chǎn)生的煙密度的峰值和平均值；
(b)火焰?zhèn)鞑ゾ嚯x不超過(guò)1520mm；
(c)燃燒期間，煙密度峰值不超過(guò)0.50,平均值不超過(guò)0.15；燃燒后，線纜未接觸火焰部分不應(yīng)被碳化。
3.6嘉興海棠電子燃燒試驗(yàn)室設(shè)備
3.6.1CMR試驗(yàn)室
3.6.2CMP試驗(yàn)室
3.6.3CPR&60332-3試驗(yàn)室
4.實(shí)驗(yàn)部分
4.1不同線材結(jié)構(gòu)在不同實(shí)驗(yàn)環(huán)境下的蔓延表現(xiàn)
由表4.1.1和表4.1.2合并成表4.1.4，如下：
4.1.4小結(jié)：從表4.1.1,表4.1.2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，我們可以看到，結(jié)構(gòu)相同，外護(hù)套材質(zhì)不同時(shí)，低煙無(wú)鹵材質(zhì)比PVC材質(zhì)的蔓延長(zhǎng)度略大，但差別比較小。從表4.1.4可以明顯看出，屏蔽結(jié)構(gòu)比非屏蔽結(jié)構(gòu)無(wú)論在CMR、60332-3C、EN50399實(shí)驗(yàn)中阻燃性能表現(xiàn)得更好。表4.1.1中4款UTP非屏蔽結(jié)構(gòu)網(wǎng)線在60332-3C成束燃燒實(shí)驗(yàn)中，均未通過(guò)60332-3C實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，而表4.1.2和表4.1.3中采用屏蔽結(jié)構(gòu)的都通過(guò)了60332-3C成束燃燒的實(shí)驗(yàn)，阻燃性能上S/FTP雙屏蔽結(jié)構(gòu)最優(yōu)，其次為U/FTP結(jié)構(gòu)，再次為FTP結(jié)構(gòu)。因此建議網(wǎng)線需成束敷設(shè)時(shí)，應(yīng)盡量使用屏蔽類網(wǎng)線，非屏蔽網(wǎng)線最好不要以成束敷設(shè)方式布線。
4.2護(hù)套厚度對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響
下面為IEC60332-3C實(shí)驗(yàn)，在不同護(hù)套厚度條件下，各不同結(jié)構(gòu)網(wǎng)線的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，詳見(jiàn)表4.2.1。
根據(jù)表4.2.1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)繪制成圖4.2.2。
圖4.2.2
4.2.3小結(jié)：從圖4.2.2的實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看到，在IEC60332-3C實(shí)驗(yàn)中，隨著護(hù)套厚度的增大，蔓延距離逐步減小，但當(dāng)護(hù)套厚度增大到某一數(shù)值時(shí)，蔓延距離基本不再減小，此時(shí)護(hù)套厚度繼一步增大，對(duì)蔓延距離的影響很小。護(hù)套厚度相同時(shí)，再次可以看出同一類別網(wǎng)線屏蔽結(jié)構(gòu)比非屏蔽結(jié)構(gòu)有更好的阻燃性。
結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)對(duì)美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)，歐盟CPR標(biāo)準(zhǔn)以及IEC60332標(biāo)準(zhǔn)對(duì)阻燃電纜成束燃燒試驗(yàn)的對(duì)比，可以了解IEC標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)UL標(biāo)準(zhǔn)、歐盟CPR標(biāo)準(zhǔn)之間的差異性，電線電纜生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)出口產(chǎn)品時(shí)，對(duì)不同國(guó)家應(yīng)按照不同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)，以滿足不同國(guó)家用戶的需要。
高樓大廈內(nèi)管道密布，各種強(qiáng)弱電線纜縱橫交錯(cuò)，如果發(fā)生火情，很快就會(huì)蔓延至整幢大樓。同時(shí)，在火災(zāi)中喪生的人群中，大部分不是被燒死的，而是由于吸入各種燃燒物所產(chǎn)生的濃煙和毒素窒息而死。因此建議在重要的涉及人身安全的場(chǎng)合的綜合布線部分，為了安全起見(jiàn)，采用美國(guó)UL的阻燃CMP級(jí)低煙無(wú)鹵線纜。在通信線纜布線時(shí)，由于屏蔽類網(wǎng)線比非屏蔽網(wǎng)線擁有更好的阻燃性能，建議在條件允許情況下，可考慮使用屏蔽類網(wǎng)線。
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