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影响电缆成束阻燃特性的因素
时间：2021-06-01 点击：(731)
阻燃电缆的出现给人类带来了良好的社会效益和经济效益，形成了百花齐放的局面，但当下阻燃电缆的现状另人担忧，阻燃电缆“不阻燃”给人们带来了巨大经济损失，埋下了无数的安全隐患，火灾事故更给人们带来了不可承受之痛。
阻燃电缆是可以燃烧的，它只是具有一定的阻燃能力。若电缆自身着火，电缆应能自熄；若其他可燃物着火，电缆不成为导火线。因而，阻燃电缆能将燃烧限制在局部范围内，不产生蔓延，从而保护人员的生命和财产安全。近些年，电线电缆导致的火灾事故频发，本文结合成功研制核电站1E级壳内/外电缆的启示，以及长期生产长寿命建筑用电线电缆的经验及市场反馈，做以下几个方面的总结，与大家探讨。
1.阻燃特性的影响因素
1.1影响电缆自身阻燃特性的因素
（1）材料
氧指数：氧指数是反应材料阻燃性能的一个固有特性，是影响电缆阻燃的一个因素，通常情况下，氧指数越高，越易通过成束阻燃，但也应辅以合理的结构设计，同时还应平衡材料的各项性能。
热释放量：成束阻燃试验或火灾中，相同质量，提高相同的温度，电缆中有机材料比热容大，燃烧时热释放率和热释放总量大，会造成有限范围内热量迅速累积，加速火势，阻燃电缆也“无力回天”，由于产生了大量的燃烧热，在试验过程中要求电缆达到自熄，是有难度的，而电缆中的有机材料不完全燃烧，产生了可燃、有毒的CO气体，其热值为12.67 MJ/Nm3与氢气（12.74 MJ/Nm3）相当，CO气体散发于空气中，会使人中毒并助长火势。
此外，还与材料配方中的阻燃体系、分子结构稳定性、键能大小、分子量大小等微观因素有关。如，用无卤阻燃乙丙橡皮护套料生产的阻燃电缆更易通过A类或B类成束阻燃试验，而塑料类无卤低烟阻燃护套料就稍逊一筹。
（2）结构
通过试验探索和研究，合理的结构设计对阻燃特性的影响较大。一般情况下，以下几类结构的电缆较易通过成束阻燃试验：
1）有高氧指数挤出隔氧层；
2）有金属铠装结构；
3）有金属屏蔽结构；
4）规格尺寸较大；
5）多芯电缆；
6）结构密实的电缆。
电缆结构影响可燃物含量，可燃物含量影响成束阻燃试验根数，此类因素也应重点考虑。
（3）工艺
通过试验跟踪分析，发现隔氧层、护套层的挤出方式对阻燃试验结果影响较大。挤出压力大时，胶料与缆芯结合紧密，缆芯间隙得以充分填充，有利于气体的排出，同时胶料层不易形成气孔，对电缆的阻燃特性提高显著。
实际生产过程中，推荐采用挤压式工艺挤出，同时考虑对挤出机压力的影响因素，如挤出机主机功率、螺杆转速、压力、温度等，此外，为防止材料骤冷对胶料的应力冲击，第一段冷却水温度建议设置在60 ℃左右（适用于挤塑机）。基于可追溯性和减少阻燃性能波动的考虑，应对以上影响因素的挤出工艺参数进行工艺固化。
2.2试验因素
（1）试验装置
试验送风、抽风装置对试验影响之重，不言而喻，不再累述。对于试验用仪器仪表的精度与校准应引起重视，如气体流量计、气流速率等，丙烷和空气流量应在试验前校准并在试验中时刻监控，根据需要，建议采用质量流量计控制流量。
（2）试验环境
由于成束阻燃试验装置配备的是转子流量计，它是被设计在标准大气温度20 ℃和压力1 bar下的，根据气体压强公式：
pV=nRP
（1）式中：p为理想气体压强，单位Pa；V为气体体积，单位m3；n为气体的物质的量，单位mol；R为气体常量，取8.31451 J/(mol·K)；T为体系温度，单位K。
从上式得出，温度和压强的变化对气体体积的影响是很大的，气体体积变化，气体的物质的量随之变化，该气体燃烧产生的热值也会相应发生变化，所以在试验前，应对温度和压力变化进行修正，同时校准喷灯火焰强度。
如果装在试验箱顶的风速计测得的外部风速大于8 m/s，则不能进行试验；同时，当成束阻燃试验装置的进气口的空气流量超出（5.0±0.5）m3/min范围时，空气流量对火焰燃烧条件有很大影响。
燃烧试验室室温应恒定，室外温度达到40 ℃以上时不建议开展试验。
（3）试验前电缆样品的处理
按照标准要求，试验前，电缆试样段应在（20±10）℃下放置至少16小时，同时电缆应干燥，若需表面清洁处理，不能用酒精、稀释剂等易燃有机溶液擦拭。
（4）电缆的安装
在核电站电缆研制过程中，发现电缆在钢梯上的安装紧密程度对成束阻燃试验结果有很大影响。安装时，由于电缆自身应力无法校直，使电缆之间无法紧密排列，存在较大间隙，试验时火焰会通过间隙而窜到试样背后，使火焰与电缆的接触面积大大增大，形成全面燃烧，燃烧剧烈，试验箱内温度迅速升高，此时，试验结论偏差较在，甚至造成成束阻燃试验无法通过。
通过大量的成束阻燃试验研究，小截面或小尺寸电线电缆较易通过成束阻燃A类，相同试样情况下，由于B类成束阻燃试验试样根数减少一半，排列紧密度小，常有试验失败的情况，所以A类成束阻燃未必比B类成束阻燃容易通过,以上所述可理解为“蜂窝煤”效应。
（5）引燃源
考虑各种可燃气体的热值不同给试验结果带来的影响，应按照标准要求采用纯度为95%的技术级丙烷，避免使用液化天然气或石油气等代替。
当引燃源位置由人为确定时，应严格按照标准规定放置距电缆表面、试验箱底部、距电缆下端的距离和位置。
