消防用電設(shè)備配電線路的應(yīng)用分析

1、消防用電設(shè)備配電線路的應(yīng)用分析 一、             引言 電氣線路一方面往往由于導(dǎo)線絕緣層的破壞造成短路，產(chǎn)生電火花、電弧，或過載運(yùn)行引起電線電纜過熱，成為點(diǎn)火源，點(diǎn)燃導(dǎo)線自身的有機(jī)絕緣層或四周可燃物，因而存在火災(zāi)隱患、發(fā)生火災(zāi)事故；另一方面，當(dāng)今世界普遍使用的電線電纜是有機(jī)絕緣電線電纜，而大多數(shù)有機(jī)材料在火災(zāi)條件下易于燃燒、助長火焰?zhèn)鞑?、產(chǎn)生煙霧，有的能分解出毒性氣體和腐蝕性氣體，威脅著人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。特別是信息技術(shù)的發(fā)展，對電纜的需求大大增加，更增加了建筑物

2、的火災(zāi)隱患。 這些年，許多國家針對電線電纜本身存在的火災(zāi)隱患和在火災(zāi)中的表現(xiàn)，在應(yīng)用新型絕緣材料等多種多樣降低電線電纜火災(zāi)危險(xiǎn)，改善阻燃性能，區(qū)別不同類型電線電纜耐火性能差異，以及制定標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法等方面進(jìn)行了大量的研究。 本文針對消防用電設(shè)備的配電線路，通過例舉幾個標(biāo)準(zhǔn)對電線電纜的規(guī)定，結(jié)合電線電纜耐火性能的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)、耐火類電纜產(chǎn)品以及模擬實(shí)體火災(zāi)電纜特性的實(shí)驗(yàn)狀況，談?wù)勔恍w會。 二、             相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)狀況 1 有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對消防用電設(shè)備電線電纜的

3、規(guī)定 我國規(guī)范規(guī)定在火災(zāi)發(fā)生時(shí)應(yīng)切斷生產(chǎn)、生活用電，因此對一般的用電系統(tǒng)，在火災(zāi)條件下不對電路的完整性做要求。電線電纜的應(yīng)用首先應(yīng)當(dāng)滿足用電系統(tǒng)在非火災(zāi)時(shí)的使用需要，其次，還應(yīng)合計(jì)其火災(zāi)危險(xiǎn)性，避免短路、過載運(yùn)行而成為點(diǎn)火源，并且在外火的作用下不助長火災(zāi)蔓延、降低有機(jī)絕緣層分解的煙氣包括毒性氣體、腐蝕性氣體等的產(chǎn)生。只有當(dāng)系統(tǒng)是為在火災(zāi)中保證生命安全和減少火災(zāi)損失服務(wù)，工作中停電會對重要設(shè)備、生產(chǎn)帶來危險(xiǎn)或造成重大損失以及產(chǎn)生重大政治影響時(shí)，需要這些系統(tǒng)在火災(zāi)中能安全輸送電能，堅(jiān)持系統(tǒng)電路的完整性。消防用電設(shè)備就是為在火災(zāi)中保證生命安全和減少火災(zāi)損失服務(wù)的，因此，在火災(zāi)條件下堅(jiān)持其電路完整性、

4、能夠安全可靠地運(yùn)行是非常重要的。并且由于不同的消防用電系統(tǒng)在火災(zāi)中所起的作用不同，系統(tǒng)的工作時(shí)間有長有短，所以其配電線路堅(jiān)持電路完整性的時(shí)間有長有短，應(yīng)視系統(tǒng)的需要而定，有的需要運(yùn)行30分鐘、1小時(shí)或幾小時(shí)。選擇什么樣的電線電纜產(chǎn)品和保護(hù)措施，能夠滿足系統(tǒng)在火災(zāi)條件下運(yùn)行的需要，各國在本國的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中均有相應(yīng)的規(guī)定。 英國標(biāo)準(zhǔn)BS5839建筑物的火警探測和報(bào)警系統(tǒng)第一部分，在電纜布線和其它內(nèi)部連接一節(jié)中，推舉使用的電纜型號如下： a. 符合BS6207的帶有或沒有PVC外套的礦物絕緣銅護(hù)套電纜； b. 符合BS6387起碼滿足AWS或SWX類要求的電纜； c. 符合BS6387起碼滿足A或S類

5、要求的電纜； d. 符合BS6004PVC絕緣和護(hù)套電纜； e. 符合BS6004PVC絕緣無護(hù)套電纜； f. 符合BS6007一般目的的橡膠絕緣、纖維編制復(fù)合的電纜； g. 符合BK、BR和BU型號的PVC絕緣電纜； h. 符合BS6346PVC絕緣和護(hù)套、鋼絲鎧裝的電纜； I. 符合BS5467具有交聯(lián)聚乙烯或硬的乙丙橡膠絕緣、鋼絲鎧裝護(hù)套電纜； j. 具有一個中心導(dǎo)體不小于16股/0.2mm直徑的聚乙烯絕緣、PVC護(hù)套同軸電纜； k. 對探測熱電纜 雖然菜單中有11種之多，但規(guī)定在火災(zāi)中需較長時(shí)間使用起碼0.5小時(shí)則只能用菜單中的a和b兩種電纜，如果用其它電纜則必須埋在建筑物結(jié)構(gòu)的泥灰中

6、12mm厚以上或用隔板把電纜與重大危險(xiǎn)地隔開，隔板或地板最低要具有0.5小時(shí)的耐火能力，用其它非金屬鎧裝電纜還應(yīng)有附加的機(jī)械保護(hù)。 BS5266建筑物應(yīng)急照明第一部分除影院外其它用于接待的建筑物，應(yīng)急照明需堅(jiān)持的時(shí)間要求不同，一般為1-3小時(shí)，所規(guī)定的電纜菜單如下： a. 符合BS6207要求的礦物絕緣金屬護(hù)套電纜； b. 符合BS6346要求的線材或鋁帶鎧裝的電纜； c. 符合BS6007要求的橡膠絕緣電纜； d. 符合BS6004要求的PVC絕緣電纜。 上述c、d兩種電纜必須用套管保護(hù)。 澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS3000布線規(guī)則對消防設(shè)備和電梯規(guī)定可使用 的電纜菜單為： a. 在金屬套管內(nèi)有或沒有

7、護(hù)套的電纜； b. 礦物絕緣電纜； c. 具有金屬外殼的母線； d. 其它對火和傷害可提供一定防護(hù)程度相當(dāng)于上述a、b和c的方法。 澳大利亞標(biāo)準(zhǔn)AS2293建筑物中應(yīng)急撤離照明第一部分安裝要 求對回路用線的菜單為： a. 礦物絕緣電纜； b. 硅橡膠絕緣、圓形鍍錫軟銅導(dǎo)體、鋁帶繞包PVC護(hù)套電纜； c. 符合AS3000標(biāo)準(zhǔn)第一部分同意的方式安裝在隔墻內(nèi)的任何電纜。 國家標(biāo)準(zhǔn)GBJ16-87建筑制定防火規(guī)范第10.1.4條規(guī)定：     消防用電設(shè)備的配電線路應(yīng)穿管保護(hù)。當(dāng)暗敷設(shè)時(shí)應(yīng)敷設(shè)在非燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，其保護(hù)層厚度不應(yīng)小于3cm，明敷時(shí)必須穿金屬管，并采用防火保

8、護(hù)措施。采納絕緣和護(hù)套為非延燃性材料的電纜時(shí)，可不采用穿金屬管保護(hù)，但應(yīng)敷設(shè)在電纜井溝內(nèi)。 國家標(biāo)準(zhǔn)GB50045-95高層民用建筑制定防火規(guī)范第9.1.4對消防用電設(shè)備的配電線路規(guī)定如下： 9.1.4.1 當(dāng)采納暗敷設(shè)時(shí)，應(yīng)敷設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)，且保護(hù)層厚度不宜小于30mm。 9.1.4.2 當(dāng)采納明敷設(shè)時(shí)，應(yīng)采納金屬管或金屬線槽上涂防火涂料保護(hù)。 9.1.4.3 當(dāng)采納絕緣和護(hù)套為不延燃材料的電纜時(shí)，可不穿金屬管保護(hù)，但應(yīng)敷設(shè)在電纜井內(nèi)。 上述英國、澳大利亞等國的標(biāo)準(zhǔn)，基本上是以菜單的方式，給出幾種不同型號的電線電纜和布線方式，供制定和使用人員選擇。然而有些標(biāo)準(zhǔn)，如AS3000布線規(guī)則等所

9、給出的用于同一目的的不同類型的電線電纜和不同的布線方式，其耐火性能差別很大，以至于在火災(zāi)中能夠維持正常工作的時(shí)間很不一致。實(shí)際上，菜單給出的有些形式不能為消防設(shè)備堅(jiān)持足夠供電，無法滿足系統(tǒng)運(yùn)行的需要。1979年4月澳大利亞建筑實(shí)驗(yàn)站EBS的技術(shù)記錄452說明，在鋼制電線管內(nèi)的電纜僅能維持8分40秒時(shí)間，而礦物絕緣電纜MIMS卻能維持2小時(shí)26分40秒。 現(xiàn)行建筑制定防火規(guī)范和高層民用建筑制定防火規(guī)范是基礎(chǔ)的、綜合性防火規(guī)范，對電氣線路的規(guī)定比較原則，不可能象專業(yè)規(guī)范一樣，依據(jù)用電系統(tǒng)的使用狀況，把電氣線路所有可能的應(yīng)用方式，包括電線電纜類型、防火保護(hù)方式等具體具體的規(guī)定出來，供制定和使用人員選

10、擇。另外，長期以來受到電線電纜產(chǎn)品技術(shù)的制約，消防設(shè)備配電線路一般采納把電線電纜穿金屬管埋設(shè)在不燃燒體結(jié)構(gòu)內(nèi)這種比較安全的敷設(shè)方式，合計(jì)到建筑物某些部位配電線路不能穿管暗設(shè)，必須明敷設(shè)，所以明敷設(shè)時(shí)電線電纜應(yīng)穿金屬管并采用防火保護(hù)措施。不管是暗敷設(shè)還是明敷設(shè)，其實(shí)都是要求電線電纜作另外的防火保護(hù)。規(guī)范的規(guī)定基本沒有合計(jì)到礦物絕緣電纜和云母絕緣的塑料耐火電纜這兩種新的耐火電纜產(chǎn)品的應(yīng)用。 2        有關(guān)電線電纜耐火性能的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) 國標(biāo)GB12666.1-90電線電纜燃燒試驗(yàn)方法第一部分總則中對耐火的術(shù)語定義為：在規(guī)

11、定試驗(yàn)條件下，試樣在火焰中被燃燒而在一定時(shí)間內(nèi)仍能夠堅(jiān)持正常運(yùn)行的性能。通常，評價(jià)某種產(chǎn)品耐火性能較理想的方法應(yīng)是針對產(chǎn)品的實(shí)際使用狀況、不同的安裝方式以及特定的火災(zāi)條件包括火災(zāi)規(guī)模、時(shí)間制定出一系列的試驗(yàn)，然而這種方法費(fèi)時(shí)費(fèi)錢，實(shí)際上將行不通。因此，一般采用的較合理的方法是在單一的標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中合計(jì)特定的火災(zāi)條件下各種主要的影響因素，并且應(yīng)盡量反映出這種產(chǎn)品真實(shí)的使用和安裝狀況。 目前，國際上有關(guān)電線電纜耐火性能的試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)主要有英國標(biāo)準(zhǔn)BS6387在火焰作用下需堅(jiān)持電路完整性的電纜性能要求、國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC331電纜的耐火特性等。我國標(biāo)準(zhǔn)GB12666.6電線電纜耐火特性試驗(yàn)方法是等

12、效采納IEC3311970制定的。 英國標(biāo)準(zhǔn)BS6387包括按單獨(dú)的火焰作用、水和火焰作用以及機(jī)械沖擊和火焰作用下的三種耐火性能試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，電纜試樣堅(jiān)持通電，假設(shè)電路發(fā)生短路，則試驗(yàn)失敗。單獨(dú)火焰作用下的耐火性能試驗(yàn)是電纜試樣分別在650、750和950火焰下，如能堅(jiān)持正常運(yùn)行3小時(shí)，相應(yīng)地將電纜劃分為A、B、C類，在950火焰下能維持20分鐘的電纜劃分為S類。 水和火焰作用下的耐火性能試驗(yàn)，是試樣在650火焰下通電，15分鐘后對試樣噴水15分鐘。滿足試驗(yàn)要求的電纜為W類。 機(jī)械沖擊和火焰作用下的耐火性能試驗(yàn)，是試樣在650、750和950火焰下通電，每隔30秒對試樣進(jìn)行機(jī)械沖擊。滿足試驗(yàn)要

13、求的電纜分別劃分為X、Y、Z類。 國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)IEC3311970的試驗(yàn)方法要求試樣堅(jiān)持通電，在750火焰作用下，維持正常運(yùn)行3小時(shí)。 我國標(biāo)準(zhǔn)GB12666.6與IEC3311970不同的是火焰溫度分為950-1000、750-800兩檔，繼續(xù)作用時(shí)間為1.5小時(shí)，相應(yīng)的劃分為A、B兩類。 幾個電纜耐火性能試驗(yàn)方法中，英國標(biāo)準(zhǔn)合計(jì)了火焰、水和機(jī)械沖擊三個因素的作用，最接近電纜在實(shí)際火災(zāi)中可能碰到的主要威脅因素：火焰、水噴淋和燒損物等重物的沖擊作用，相對比較合理。其他標(biāo)準(zhǔn)只是合計(jì)了火焰的作用。 三、       

14、60;     耐火類電纜產(chǎn)品現(xiàn)狀，實(shí)體火災(zāi)狀況的分析 1        耐火類電纜產(chǎn)品現(xiàn)狀 目前，國內(nèi)能通過GB12666.6標(biāo)準(zhǔn)、在一定時(shí)間內(nèi)能堅(jiān)持正常運(yùn)行的電纜產(chǎn)品有礦物絕緣電纜和耐火電纜。 礦物絕緣電纜完全由無機(jī)材料氧化鎂和銅所組成，制造工藝復(fù)雜。氧化鎂絕緣材料高度緊密地壓實(shí)在電纜的無縫銅護(hù)套中，與線芯、護(hù)套共同形成密實(shí)的一體，具有防火、耐高溫、機(jī)械強(qiáng)度高、載流量大、防爆、防水、耐腐蝕、使用壽命長、對環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)。依據(jù)理論分析和國外的火災(zāi)案例狀況、模擬實(shí)體火災(zāi)的大規(guī)模實(shí)驗(yàn)記

15、錄和標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，就礦物絕緣電纜使用的安全性來講，是目前已有的任何類型電纜所無法相比的。在國外，主要應(yīng)用于保證人身和財(cái)產(chǎn)安全的重要公共建筑，高危險(xiǎn)、防水和防爆場所，軍事、消防設(shè)施等重要的用電系統(tǒng)等。 云母絕緣的塑料耐火電纜制造工藝簡單，是在一般電纜結(jié)構(gòu)中，設(shè)置了特別的云母耐高溫絕緣層。一般電線電纜由于塑料絕緣層老化和機(jī)械損壞等原因容易引起短路，或者過載運(yùn)行時(shí)，在導(dǎo)線內(nèi)熱的作用下容易引起外塑料絕緣層過熱或外塑料絕緣層過熱變質(zhì)后發(fā)生短路而引起火災(zāi)。相比之下，雖然云母絕緣的塑料耐火電纜在過載和短路時(shí)，不能完全避免線芯發(fā)熱引起自身塑料絕緣層和護(hù)套起火，但云母耐高溫絕緣層能夠有效降低線路的短路、過載引發(fā)的

16、火災(zāi)危險(xiǎn)性，作為一般電線電纜更新?lián)Q代的新產(chǎn)品，具有很大的社會效益。云母耐高溫絕緣層還能夠抵抗外來火災(zāi)，使電纜有一定的耐火性能。國內(nèi)大多數(shù)廠家生產(chǎn)的云母絕緣的塑料耐火電纜能夠滿足GB12666.6中B類試驗(yàn)。由于現(xiàn)在只有電線電纜耐火性能試驗(yàn)的國標(biāo)，沒有耐火電纜產(chǎn)品的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，只是處于執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)階段，對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、使用的絕緣材料、絕緣層截面厚度、護(hù)套的厚度、電纜額定載流量、機(jī)械強(qiáng)度等沒有統(tǒng)一的技術(shù)要求，各個廠家的產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。雖然不排除有些廠家生產(chǎn)的耐火電纜具有合格的耐火性能，但沒有產(chǎn)品的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就很難保證其電性能的安全使用。 2    &

17、#160;   模擬實(shí)體火災(zāi)狀況的分析   電線電纜標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行的可重復(fù)性靜態(tài)試驗(yàn)，通過標(biāo)準(zhǔn)耐火試驗(yàn)方法測試通過的電線電纜，并不一定能完全代表實(shí)際火災(zāi)條件下的使用狀況。為了證實(shí)礦物絕緣電纜具有合格的耐火性能，2001年4月公安部四川消防科學(xué)研究所進(jìn)行了模擬實(shí)體火災(zāi)電纜特性的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)主要檢驗(yàn)出廠合格的礦物絕緣電纜裸敷、云母絕緣的塑料耐火電纜、隔氧層阻燃電線電纜、阻燃電線電纜和一般電線電纜不同的布線方式埋墻暗敷、防火橋架保護(hù)、穿管明敷或裸敷在火災(zāi)條件下繼續(xù)通電、能夠正常運(yùn)行的電性能，以及裸敷的礦物絕緣電纜和耐火電纜在水噴淋和重物沖擊作用下維持正常

18、運(yùn)行的性能。試驗(yàn)結(jié)果為：     不同類型電纜在火災(zāi)條件下的繼續(xù)時(shí)間 布線方式 礦物絕緣電纜 云母絕緣的塑料耐火電纜 隔氧層阻燃電線電纜 阻燃電線電纜 一般電線電纜 電纜裸敷 60 27-30 14 13-16 7-15 埋墻暗敷 - 60 60 60 56 防火橋架 - 60 53 52-55 34-41 穿管明敷金屬管防火涂料保護(hù) - 23 16 13 10-15 這次試驗(yàn)驗(yàn)證了裸敷的礦物絕緣電纜在火災(zāi)條件下、帶負(fù)荷通電時(shí)合格的電性能耐高溫、耐水噴淋和重物沖擊。 云母絕緣的塑料耐火電纜裸敷或穿金屬管明敷時(shí)，幾次試驗(yàn)結(jié)果都顯示了維持正常運(yùn)行時(shí)間只有27-30分鐘。將該結(jié)果

19、與標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)結(jié)果1.5小時(shí)相比較，可以看出存在較大的差別。在水噴淋、重物沖擊的兩個試驗(yàn)中，由于裸敷的云母絕緣塑料耐火電纜不到30分鐘就已失去了電性能，無法維持正常工作，因此30分鐘后再對它進(jìn)行水噴淋、重物沖擊試驗(yàn)已無任何意義。在實(shí)際火災(zāi)中，可能裸敷的云母絕緣的塑料耐火電纜一旦碰到消防水或空中墜物，耐火的云母層會失去絕緣效果，使線路發(fā)生短路。 這次試驗(yàn)結(jié)果也顯示出電線電纜埋墻暗敷設(shè)、防火橋架敷設(shè)，能夠表現(xiàn)出較好的耐火性能。電線電纜穿金屬管明敷設(shè)，并在金屬管上涂防火涂料的方法，沒有達(dá)到預(yù)期的效果。阻燃電線電纜與一般電線電纜抗電性能失效的能力基本相同，經(jīng)過阻燃處理的電線電纜，在火災(zāi)中只是延緩其燃燒速度

20、，不能延長其在火災(zāi)中正常運(yùn)行的時(shí)間。 由于這次試驗(yàn)條件所限，使試驗(yàn)結(jié)果具有一定的局限性。較遺憾的是，整個試驗(yàn)以及試驗(yàn)在高溫下繼續(xù)的時(shí)間不是很長，不能得到試驗(yàn)繼續(xù)更長時(shí)間和在高溫下繼續(xù)更長時(shí)間以后，幾種電線電纜埋墻暗敷設(shè)以及云母絕緣的塑料耐火電纜防火橋架敷設(shè)的耐火性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)。但這次對幾種不同電線電纜和不同敷設(shè)方式的對比、模擬真實(shí)火災(zāi)的試驗(yàn)結(jié)果，還是很說明問題的。 四、             結(jié)論 在電線電纜防火安全的研究中還有許多工作要做，這需要產(chǎn)品生產(chǎn)商、電線電纜行業(yè)、科研單位、檢測部門和標(biāo)準(zhǔn)制修訂部門等各方面的共同努力。就消防用電設(shè)備配電線路的應(yīng)用來說，有些問題還需要研究，需要積存實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)一步的論證，如通過GB12666.6試驗(yàn)要求的云母絕緣的塑料耐火電纜，在實(shí)體火災(zāi)條件下的耐火性能包括火焰、水噴淋、重物沖擊的影響，電線電纜采用防火橋架保護(hù)、埋墻暗敷設(shè)以及金屬管或封閉式金屬線槽上涂防火涂料等防火保護(hù)措施時(shí)，在實(shí)體火災(zāi)條件下的耐火性能等。     云母絕緣的塑料耐火電纜與一般電纜相比，能夠有效降低短路、過載引起的火災(zāi)隱患，并