電纜防火分析及措施
周海鵬
（寧夏石嘴山供電局，石嘴山　753000）　　　近年來電纜火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，由于防火措施不完善，著火后蔓延很快，火勢兇猛，難以撲滅，不但直接燒損了大量的電纜和設(shè)備，而且停電修復(fù)的時間很長，嚴(yán)重影響了工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活用電。據(jù)有關(guān)部門統(tǒng)計，在中國發(fā)生的多次電纜火災(zāi)事故中直接和間接損失巨大。
1　電纜火災(zāi)事故及其原因
　　因電纜著火延燃造成的事故，遍及發(fā)電廠、變電所、工廠企業(yè)、高層建筑、郵電局、鐵道、船舶等場所。為了吸取電纜火災(zāi)事故的經(jīng)驗教訓(xùn)，文中列舉了國內(nèi)外電纜火災(zāi)的部分典型事例。
　　1989年南方某電廠因高壓燃油濺落在350℃高溫閥門上而起火，燒著了平臺下的電纜并蔓延到電纜豎井，導(dǎo)致總長約20km的270根電纜全部被燒壞。
　　1991年10月～11月，華北電網(wǎng)3座主力電廠接連發(fā)生低壓電纜著火，造成5臺200MW機組停電。
　　1979年12月福建某220kV變電所，室外主變220kV電流互感器A相爆炸，電纜溝起火，火勢很大，逐漸向控制室蔓延，幸虧電纜溝入控制室的洞口被封堵才使大火未能燒及主控制室，然而戶外段電纜全部燒毀。
　　1975年2月13日晚，座落在美國紐約市的110層411m高的“世界貿(mào)易中心＂大廈第11層突然起火，燒著通訊電纜，經(jīng)由未封堵的孔洞延燃并波及動力電纜，沿著豎井使火災(zāi)從9層直達19層，火災(zāi)中心的11層樓著火面積836m²，電話盤全部被毀；造成巨大損失。
　　關(guān)于電纜火災(zāi)發(fā)生的原因，可歸納為以下3個方面：
　　（1）屬于電纜本身的情況。如過負(fù)荷及短路電流長時間作用下，電纜絕緣老化著火、電纜接頭接觸不良局部發(fā)熱導(dǎo)致著火等。
　　（2）屬于外部因素的情況。如含油設(shè)備的漏油著火波及電纜，工程作業(yè)中的意外失火，電纜溝散熱取防火措施等。
　　據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料表明，由于電纜本身原因產(chǎn)生的火災(zāi)，在電纜火災(zāi)事故總數(shù)中，并不占主要比例，而電纜外部原因是多種多樣的，防不勝防。1998年調(diào)查的國內(nèi)多起電纜火災(zāi)事故中由于電纜本身故障起火延燃的占總數(shù)的24．2％；而由于外界火源引起電纜延燃的占75．8％；所以應(yīng)設(shè)法使電纜火災(zāi)蔓延受到抑制減弱或阻熄。
　　近年來，公共場所火災(zāi)中人員傷亡較大，主要原因是使用了大量的易燃可燃材料及燃燒時產(chǎn)生大量的煙霧和毒性氣體。由于中國人口眾多，公共場所人員密度較大，在公共場所火災(zāi)中80％的人員死亡是因為吸入了有毒燃燒氣體所致，燃燒時產(chǎn)生大量的煙霧也不利于人員的疏散。最近，公安部發(fā)布了強制性標(biāo)準(zhǔn)GA306－2001《阻燃及耐火電纜：塑料絕緣阻燃及耐火電纜分級和要求》，對耐火電纜進行了分級，并對耐火電纜的發(fā)煙量及煙氣毒性作了具體的規(guī)定，進一步完善了中國阻燃及耐火電纜的標(biāo)準(zhǔn)體系，將對推廣和應(yīng)用阻燃、高效、無公害的阻燃、耐火電纜起到一個推進作用。
2　電纜燃燒的特性及危害
　　眾所周知，物體的燃燒和延燃必須具備三要素：可燃、熱量及空氣。
　　（1）至今廣為應(yīng)用的各類型電纜的絕緣材料和保護層大都采用可燃的有機物，油、紙、瀝青為電纜材料的電纜雖被淘汰，但許多老廠等還在繼續(xù)使用。而聚乙烯、交聯(lián)聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、天然橡膠等材料的電纜在大量使用，這些材料的氧指數(shù)都在19或以下，一般在300℃～400℃即能引燃。并且燃燒時發(fā)熱量比同等重量的煤炭還要大，所以，采用這些材料制作的電纜一旦著火就將不能自熄而延燃，這是導(dǎo)致電纜火災(zāi)的蔓延擴大的主要原因。
　　（2）電纜著火燃燒時產(chǎn)生大量煙氣中的有毒氣體達到一定濃度時，就會損害人體健康以致喪命。
　　（3）電纜著火后迅速自熄，幾乎未釀成事故的實例也存在，但這主要與電纜型式、數(shù)量、布置層次數(shù)及環(huán)境條件等因素有關(guān)。
　　（4）采取舊標(biāo)準(zhǔn)對單根聚氯乙烯電纜所作燃燒試驗顯示不出延燃性，但在多根電纜群體敷設(shè)的大規(guī)模情況下，一旦電纜著火，由于電纜相互供給燃燒質(zhì)造成大范圍的高溫，致使電纜形成延燃不會自熄，在供給相同空氣量的情況下，水平敷設(shè)比垂直敷設(shè)時的延燃速度及火焰?zhèn)鞑ニ俣纫⌒?BR>3　國內(nèi)外電纜防火阻燃措施
　　目前國內(nèi)外電纜防火阻燃措施可歸納為3種：①采取措施防止電纜著火、著火后不延燃；②沿電纜路徑或易燃區(qū)段采取有效的防堵消防措施；③使電纜本身難燃化。
　　日本、前蘇聯(lián)、美國等國家對電纜防火阻燃采取的措施為：使電纜火災(zāi)延燃受到抑制并達到自熄或全部采用阻燃或耐燃電纜。許多國家普遍推廣不延燃電纜。
　　中國在使電纜難燃化方面雖然起步較晚，但發(fā)展迅速，許多電纜廠成功地研制了難燃電纜，并已在治金、電力、化工等行業(yè)得到了應(yīng)用。但該類電纜僅為6kV及以下的電力電纜和控制電纜應(yīng)用較多。
4　評估電纜防火阻燃的方法
　　關(guān)于電纜防火阻燃的評估，至今還無法單純以理論計算來描述其定量關(guān)系，一般采取基本相似于實際使用條件的試驗方式來判別電纜的難燃性和耐火性。
　　幾個國家先后制定了一些標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，可歸納為以下4種。
（1）材料的氧指數(shù)法
　　此法的原理是將一定數(shù)量尺寸的試料放入特制的容器中，由充滿氮氣開始，逐步輸入氧氣，在不同的氧氣含量下，用規(guī)定方式點火，剛剛能使容器內(nèi)試料發(fā)生平穩(wěn)燃燒時的氧氣含量就稱為材料的氧指數(shù)。
　　用此方法測定的氧指數(shù)越高，意味著材料難燃性越好。日本規(guī)定難燃性等級為一級氧指數(shù)大于30，二級為27～30，三級為24～27，四級為21～24，五級為21及以下，由氧指數(shù)判別難燃性能已在中國廣泛采用。
（2）單根電纜不延燃性標(biāo)準(zhǔn)試驗法
　　此法是將一段被試單根電纜懸置于專用燃燒器內(nèi)，使作用于電纜處的火焰溫度達到一定值（超過引燃溫度），持續(xù)數(shù)分鐘后撤除火源，再觀察被試電纜是否自熄。
　　此法是國際電工委員會（IEC）于1979年修訂的標(biāo)準(zhǔn)試驗方法IEC332—1，中國參照該方法也制定了國標(biāo)GB—2651．16—82不延燃試驗方法。
（3）成束電纜的耐燃性標(biāo)準(zhǔn)試驗法
　　該方法與單根電纜不延燃標(biāo)準(zhǔn)試驗法基本原理相同，而且基本上能反映工程實際特征。
　　中國電纜廠已建成仿照IEC382—2新標(biāo)準(zhǔn)和IEEC—383、ICS—366標(biāo)準(zhǔn)的整套試驗裝置。浙江省電力局在1980年組織了模擬電纜隧道、電纜豎井與電纜夾層的試驗，并得到比較可靠的試驗數(shù)據(jù)。
（4）電纜貫穿孔洞阻燃性考核標(biāo)準(zhǔn)試驗法
　　美、前蘇聯(lián)、日各國對電纜貫穿孔洞所用封堵材料的阻燃性，都制定了標(biāo)準(zhǔn)試驗方法，中國浙江省電力局也曾作過類似試驗，其特點為，在特制的加熱爐中，按標(biāo)準(zhǔn)溫度曲線規(guī)定的“時間—溫度”變化速度加溫作用于被試電纜一端的爐壁貫穿電纜的封堵處理方式，經(jīng)1～3h的加溫后，觀察爐外電纜段是否不燃或完好，以判別封堵材料的耐燃特性。
5　電纜防火的主要措施
實現(xiàn)電纜難燃的基本途徑包括以下幾個方面：
（1）使電纜構(gòu)成材料中的可燃物質(zhì)盡量減少；
　　（2）創(chuàng)造隔絕氧氣、減少傳導(dǎo)、遮斷熱幅射的條件；
　　（3）使電纜燃燒時形成厚的強固碳化層，以隔斷可燃質(zhì)與氧氣的接觸；
（4）增加燃燒過程中的冷制作用。
　　根據(jù)以上幾種基本途徑，目前，電纜防火所采用的措施如下：
（1）耐火電纜和阻燃電纜
　　耐火電纜就是在火燃燒條件下仍能在規(guī)定時間（約4h）內(nèi)保持通電的電纜。以滿足萬一發(fā)生火災(zāi)時通道的照明、應(yīng)急廣播、防火報警裝置、自動消防設(shè)施及其它應(yīng)急設(shè)備的正常使用，使人員及時疏散。在火災(zāi)發(fā)生期間，它還具備發(fā)煙量小，煙氣毒性低等特點。該型電纜價格較貴，一般應(yīng)用在高層建筑、電力、石油、化工、船舶等對防火安全條件要求較高的場合，是應(yīng)急電源、消防泵、電梯、通訊信號系統(tǒng)的必備電纜。該型電纜在上海電纜廠等廠家相繼問世，并已批量生產(chǎn)，不過目前這些電纜廠生產(chǎn)耐火電纜電壓等級僅在1kV及以下。
　　阻燃電纜主要特點就是不著火（或著火后延燃僅局限在一定范圍內(nèi)）所以這類電纜適用于有高阻燃要求、防燃、防爆的場合。現(xiàn)在研制出了阻燃氯磺化聚乙烯橡皮護套電纜（電壓等級為6kV）、阻燃交聯(lián)聚乙烯和船用阻燃電纜，以及無鹵低煙型系列電纜，這些電纜已被許多工程采用。
　　目前中國生產(chǎn)的耐火及阻燃電纜的規(guī)格材料，結(jié)構(gòu)絕緣性能及試驗方法，均符合國際和IEC3328標(biāo)準(zhǔn)。在生產(chǎn)實踐中廣泛采用阻燃電纜，電纜火災(zāi)事故明顯減少，保證了電廠及電網(wǎng)安全運行，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。
（2）防火涂料
　　近年來，中國研制出了多種防火涂料，經(jīng)國家鑒定合格的產(chǎn)品在實踐中使用及證明效果良好。其中丙烯酸涂料適用于不良環(huán)境；改性氨基涂料適用于潮濕環(huán)境。該涂料在電纜上的用量可參見表1。


　　另外，膨脹型過氯乙烯防火涂料，于1988年由公安部組織的新產(chǎn)品鑒定。該涂料的特點是遇火膨脹生成均勻致密的峰窩狀隔熱層，有良好的隔熱、耐水、耐油性。該涂料刷噴均可，但施工過程中必須隔絕火源，每隔8h涂刷一次，達到每平方米400～500g即可，但這種刷涂型防火涂料，在電纜密度大，長度長、空間小等場合使用不方便，且耗時費力，勞動強度大，影響施工工期。
（3）防火包帶
　　國內(nèi)生產(chǎn)的電纜防火包帶，按試驗證明具有不低于日本同類產(chǎn)品的阻燃特性。以1mm厚防火包帶，采取往復(fù)各一次的繞包方式纏繞在電纜上，水平布置達到了7層，經(jīng)模型試驗，顯示出了有效的阻燃性能。這種材料用于局部防火要求高的地方效果特別好。能達到以較低費用而達到較好的防火效果。在實際工作中經(jīng)常使用在電[1][2]下一頁