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1、一种B1级低烟无卤阻燃低压电缆的工艺探索摘要：随着电缆行业不不断发展，为进一步满足降低公共场合火灾危害，提 高人身、财产安全，在地铁、综合医院、图书馆、剧场、博物馆等人口密集的场 所采用常规的阻燃电缆已经不能满足安全需求，国家强制性标准GB 31247-2014 应运而生，该标准在前期阻燃耐火电缆的基础上，增加了热释放、产烟量、毒性、 产烟速率、滴落物、火焰蔓延等综合指标。鉴于此，在结合国内外低烟无卤阻燃 电缆发展的现状，设计一种B1级阻燃耐火低压电缆产品，并进行了试验验证。关键词：低压电缆；低烟无卤；B1级阻燃随着当今世界高科技的迅速发展和应用，在现代的综合性建筑（如高层建筑、 地铁、医院、
2、图书馆、剧场、博物馆等）中，各种电气电子系统日趋复杂，线路 纵横密布，给社会生活带来了极大的便利，同时也浮现了电气火灾事故逐年增多 的局面，据消防部门统计，因电线、电缆本身故障造成整体大楼火灾事故的，其 事故率占40%左右。在此类建筑中，电缆成束地敷设在桥架上，一旦产生火灾，普通电缆护层所 使用的绝缘层、内衬、绕包、护套层都是些可燃性的橡塑材料，燃烧时产生的热 量大、烟雾重，同时挥发大量的有毒有害气体，使人处于窒息、中毒状态，面临 二次伤害的危险。同时，在熄灭时卤化物气体经燃烧反应会生成强烈的酸雾，对 人、物、环境造成了“二次沾染”，使现代智能型高层电气、电子设备受到强酸 侵蚀。因此，电缆产品
3、满足低释放、低烟、低毒等综合指标非常重要。1.国内外低烟无卤阻燃耐火电缆产品的现状早在上世纪80年代国际上开始研制低烟无卤阻燃材料，以无卤聚烯烃为基 体，将被EVA（乙烯-醋酸乙烯酯共聚物）活化了的大量氢氧化镁或氢氧化铝捏合在 聚乙烯基体中，利用氢氧化物燃烧受热时，分解成金属氧化物和水，实现阻燃的 目的。我国对于低烟无卤阻燃电缆的研发与国际几乎同步，但是在产品的含金量和 附加值方面有所不足。我国从上世纪七十年代末开始，由于随着经济的发展和电 气火灾事故频频发生，对阻燃电缆的研制和使用引起了重视。至今，国内电缆厂 都能生产一般的阻燃电缆产品。随着对安全性和可靠性认识的提高，许多电缆用 户对产品的
4、阻燃性能都提出了更高的要求。目前普通的低烟无卤阻燃电缆执行GB/T19666-2019 （阻燃和耐火电线电缆或 光缆通则），该标准主要注重产品在发生火灾过程中电缆的阻燃性、线路持续性、 卤素含量、烟雾浓度等方面的特性。对电缆燃烧过程中的热释放等关键指标没有 明确的规定，国家相关部门于2014年编制7GB 31247-2014 （电缆及光缆燃烧性 能分级）国家强制性标准，现已实施。2、产品结构的设计通过分析GB/T19666-2019和GB 31247-2014 B1级产品的燃烧性能要求以及 产品检测标准的差异（见表1、表2），结合现有低烟无卤阻燃产品的现状及电 缆材料的发展，须对产品结构、材料
5、、加工工艺、工装模具等方面综合调整，从 而确保产品的低烟、无卤、阻燃、环保等各项指标。表1 GB/T19666-2019产品标准燃烧性能与GB 31247-2014 B1级产品标准的 主要差异GB/T 19666-2005GB 31247-2014产品要求产品要求燃烧性 能火焰蔓延W2.5m火焰蔓延FSW1.5m热释放速率峰值HRR峰值W130kW受火1200s内的热释放总量 THR1200W15MJ燃烧增长速率指数FIGRAW150W/s产烟速率峰值SPR峰值W0.25m2/s受火1200s内的产烟总量 TSP1200W50m2烟密度N60%垂直火焰蔓延HW425mm燃烧滴落指标无要求分为d
6、、d、d二个滴落等级012检测标准GB/T 18380-2008GB/T 31248-2014准GB/T 31248-2014 检测标准表2 GB/T 18380-2008检测标准与GB/T 31248-2014检测标准的主要差异样品燃烧根数确定方法试样所含非金属材料的体积数量试样外径样品绑扎方 式与样品中金属导体截面大小有关，35mm2及以下为紧 密排列；35mm2以上为间隔排 列间隔排列绑扎：电缆外 径N20mm，电缆间间距为 20mm； 5mmV电缆外径V 20mm，电缆间距为电缆直径燃烧时间差异40min20min燃烧过程中风速控制(5000500) L/min(8000400) L/
7、min燃烧气体(20C,100KPa)空气流量(77.74.8) L/min丙烷流量(13.50.5)L/min空气流量(77.194.98) L/min丙烷流量(14.460.32) L/min实验室环境温度、湿度未涉及，仅对试验室温度给了范围试验室的相对湿度、大 气压力、环境温度从产品差异看GB 31247-2014产品的各项性能要求有了大幅度的提高，结合 产品所涉及的各结构材料可以为产品结构设计指明方向，根据目前普通低烟无卤 阻燃产品结构的现状可判断，其中HRR峰值、THR1200指标跟燃烧状态、可燃 物的多少有关，FIGRA指标与产品结构、生产工艺有关，SPR峰值、TSP1200指标
8、与燃烧状态、产品结构、材料有关，滴落指标与产品的圆整度、护套材料的结壳 性能等有关。经过多次产品结构优化，我司研制成功了一种B1级低烟无卤阻燃耐火低压 电缆。产品结构设计：绝缘采用紫外光辐照或硅烷交联聚乙烯材料，填充采用低烟 无卤阻燃填充，缆芯外依次设置隔氧层，包带及低烟无卤聚烯烃材料。图1隔离套要求高氧指数、燃烧低热释放，在燃烧过程中能够有效阻止火焰燃烧 至填充和绝缘；护套材料须根据电缆外径大小分别考虑燃烧热释放、结壳性能等; 生产工艺须考虑减小材料拉伸比，必要时采用挤压工艺，所有材料需为低烟、无 卤、阻燃环保材料。3、试验验证分析3.1试验结果验证选取有代表性样品送国家电线电缆质量检验检测
9、中心进行检测，燃烧性能分 级符合电缆及光缆燃烧性能分级(GB 31247-2014)中关于B1级的规定，同 时满足d、t和a的要求。检测数据见表2,燃烧过程及燃烧后样品见图2。001图2燃烧试验中的样品 表2检测机构检测数据7爆垸忏陪等戏，U捉r网域7, 1院在水访玲延斌我据何的我好披却产旭持刖火婚里，FSm堆大LS0. 77F一热林放速率给值PEAK H祯kV版大3flNlP热秤敢总最THR.,M.l最大15土 1P-摒境增长速率指教F任时W/5ML 4P-产堆速率岬值IW SPH最大a釜Q 03P户雄总堆TSP,”ir?岷文知3, 6P7. 2娜密瞳试验-最小通州率LH最小5。了吊P了.
10、3垂直火鸠蔓延目nm最大IKP7. 4|时加的度rs % j斌.块未桔扣八傩检株澈f 勰J如Rx内.无剧姓fi1 BOg目丰见嫩块诵话i向淋F物/机秘他:Hie蚀7. 1. 2城而性辫AS: i-.ftn 交 H 科 5 阻薄把:险冲立至us叫拔瞄小 皿景tinKb R Ell堆容半、忒晒:小腿判赠L B 4 J4m i SL/mln产嫩%/AM-豚 Wfl=忒唯小沮yr.hni n :Eli WI内座讹昨 A iW谀跋皿成句：IFM啊小Et S她明诫跄小却.给鼻局玉玄内PSi :i N. H-* J5J f*K 诙HL诚#IT依8忒的: 咔械gJbH+皿千坷何敕瑙斯I7, *.应仍衅博福，H
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12、响比较大。3.2.2要求电缆圆整，因为越圆整的电缆受火面越均匀，护套结壳也越平整， 从而不容易碎裂脱落，同时护套工艺须控制材料的拉伸比，必要时采用挤压工艺， 此措施可有效提高滴落指标的通过率。3.2.3电缆要各层之间要紧密。结构越紧密，电缆中的空气就越少，可以增 强阻燃较果，减小碳化面积，从而减少护套脱落的概率。结束语：通过大量试验得出，B1级阻燃电缆产品的滴落指标具有不确定性，相同结构、 相同材料，甚至是同一根电缆的滴落指标会在d0和d1之间波动，为确保能够达 到d，我们需要花更多的精力在产品结构、材料、工艺的稳定性和一致性上。0参考文献：1.电缆及光缆燃烧性能分级：GB 31247-20142.曹晓珑，邱昌荣。电力电缆设计原理M.西安：西安交通大学出版社，2006.3.全国标准电线电缆标准化技术委员会.GB/T 18380.33- 2008,电缆和光缆在 火焰条件下的燃烧试验第33部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验A 类S.北 京：中国标准出版社,2008.4.GEL/20/18电缆委员会.BS 6387电缆在火焰条件下保持线路完整性的耐火 试验方法S.英国:BSI标准有限公司，2013.5.重庆市城乡建设委员会.DBJ 50-164-2013,民用建筑电线电缆防火设计规范 S.北京：中国标准出版社,2014.
