地鐵用交聯(lián)電纜的阻燃技術(shù)

蘇丹丹

摘 要：地鐵通常是城市最大的基礎(chǔ)設(shè)施之一，同時(shí)也是城市客運(yùn)交通的大動(dòng)脈以及城市生命線。作為容量比較大的公共交通工具，其安全性直接關(guān)系到廣大乘客的生命安全。根據(jù)地鐵結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，地鐵對來自其外部的災(zāi)害防御能力好，而對來自其內(nèi)部的災(zāi)害抵御能力差。在地下狹小空間內(nèi)，人員和設(shè)備高度密集，一旦發(fā)生災(zāi)害，疏散救援十分困難。所以文章基于地鐵用電纜的不同敷設(shè)環(huán)境對無鹵低煙的阻燃要求，提出地鐵用電纜各部分結(jié)構(gòu)的選材原則。

關(guān)鍵詞：地鐵用電纜；阻燃要求；阻燃技術(shù)

1 地鐵電纜對無鹵低煙阻燃要求的考慮

作為供電系統(tǒng)的環(huán)網(wǎng)35kV電纜的使用環(huán)境條件目前有隧道內(nèi)、變電所內(nèi)電纜夾層和高架橋上、電纜排管及地面電纜溝幾種情況。

對于在地鐵隧道內(nèi)、變電所內(nèi)使用的電纜，由于處在相對密閉的環(huán)境下，一旦因各種因素造成電纜線路起火時(shí)，不允許火焰沿電纜長度方向蔓延導(dǎo)致火災(zāi)擴(kuò)大，同時(shí)也不允許發(fā)生燃燒的電纜產(chǎn)生大量濃煙和鹵酸氣體。這是為便于人員逃生，同時(shí)防止鹵酸氣體對封閉環(huán)境內(nèi)的物質(zhì)、尤其是電器設(shè)備中的金屬產(chǎn)生腐蝕作用，從而導(dǎo)致二次災(zāi)害的發(fā)生。

基于這種情況要求，敷設(shè)于隧道內(nèi)、變電所內(nèi)電纜夾層的電纜必須滿足無鹵低煙阻燃的要求，這類電纜的絕緣、護(hù)層等各種材料適合選用無鹵低煙阻燃的材料，同樣這類電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也一定要滿足良好的無鹵低煙阻燃能力的性能要求。

對于敷設(shè)于高架橋上、電纜排管及地面電纜溝的電纜。由于處在開放的環(huán)境條件下、有的電纜（比如高架橋上）要承受強(qiáng)烈的日照和環(huán)境老化的作用，有的電纜要承受長期的積水浸泡（比如地面電纜溝內(nèi)的電纜）。這類電纜處在開放的環(huán)境下，可以不要求具備無鹵低煙的阻燃能力，但要求擁有較強(qiáng)的耐受日光老化和具有相應(yīng)防水功能。

在這種使用條件下，電纜的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不必考慮無鹵低煙阻燃的性能。這類電纜的護(hù)層材料適合選用聚乙烯塑料或聚氯乙稀塑料。作為電纜護(hù)層，這類材料比無鹵低煙阻燃的材料有著更好的耐受日光老化和更好的防水滲透性能。

基于這種情況，可以看出敷設(shè)于高架橋上、電纜排管及地面電纜溝的電纜可以不要求具備無鹵低煙的阻燃能力，但要擁有較強(qiáng)的耐受日光老化和具有較好的防水滲透功能。

所以，在地鐵環(huán)網(wǎng)電纜的選型時(shí)，如果根據(jù)不同的使用條件選用不同類型的電纜比較好。由于無鹵低煙阻燃的護(hù)層材料的常規(guī)性能（如抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長率等）要低于、而價(jià)格要高于聚乙烯或聚氯乙稀護(hù)層材料；因此在不要求具備無鹵低煙的阻燃要求條件的區(qū)段，可選用普通或有鹵阻燃的防水電纜。這樣的設(shè)計(jì)選型方案不僅可以減少了電纜的采購成本，而且對減少電纜的敷設(shè)問題發(fā)生、提高電纜運(yùn)行的可靠性也是非常有好處的。

2 電纜結(jié)構(gòu)與選材對電纜無鹵低煙阻燃性能的影響

絕緣：地鐵及其它領(lǐng)域使用的無鹵低煙電纜，絕緣材料可采用乙丙橡膠（EPR）、交聯(lián)聚乙烯（XLPE）、聚乙烯（PE）或其他的無鹵阻燃聚烯烴等。因?yàn)閄LPE絕緣的電纜具有較高長期工作溫度、優(yōu)良的電氣性能、優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和老化穩(wěn)定性，優(yōu)良的耐化學(xué)腐蝕性能及優(yōu)良的耐水性并且不含有鹵素，所以除有特殊場合外（如：因頻繁移動(dòng)有柔軟要求、低電壓且高阻燃要求等），多數(shù)情況下采用XLPE作為無鹵低煙系列電纜的絕緣材料。

包扎帶：無鹵低煙電纜所用包扎帶一般采用各種布狀物為基材，水合金屬氧化物如氫氧化鋁、氫氧化鎂等粉狀為阻燃材料，通過一定的工藝加工制成的無鹵低煙阻燃包帶，其在阻燃的同時(shí)可大大降低發(fā)煙量。

護(hù)套材料：無鹵低煙電纜的護(hù)套對電纜阻燃性能及燃燒時(shí)釋放出氣體的煙密度影響最大，這就要求護(hù)套材料接觸火焰時(shí)應(yīng)有成殼性。

材料的發(fā)煙，與燃燒、阻燃無必然聯(lián)系，只是作為電纜燃燒后的“二次災(zāi)害”而被用戶越來越多的予以關(guān)注。所謂“發(fā)煙”是指粒子在0.01～10μm之間的懸浮在空氣中的微塵物，多半為黑煙。發(fā)煙程度與分子結(jié)構(gòu)有關(guān)，PVC發(fā)出一定的黑煙，PE幾乎不發(fā)黑煙。

目前多數(shù)選用無鹵低煙阻燃聚烯烴護(hù)套料，例如在不含鹵素的聚烯烴中加入了Al（OH）3或Mg（OH）2。由于燃燒時(shí)釋放水蒸氣氣體，帶走熱量、降低燃燒電纜的溫度，隔離或沖淡了電纜周圍的氧氣從而達(dá)到電纜阻燃的目的。國目前這種無鹵低煙電纜料的氧指數(shù)在30～42之間，同時(shí)也可以使燃燒時(shí)釋出氣體的煙密度和鹵酸氣體量達(dá)到IEC標(biāo)準(zhǔn)的要求。

結(jié)構(gòu)：關(guān)于無鹵低煙阻燃電纜的成束阻燃性能要求，即電纜的阻燃能力，針對的是電纜整體而言。護(hù)層材料的氧指數(shù)的高、低僅指的是單一材料時(shí)在特定試驗(yàn)條件下的測試結(jié)果，電纜整體成束阻燃性能水平還與電纜的結(jié)構(gòu)方式、其他所用材料、導(dǎo)體材質(zhì)與截面大小、有無金屬鎧裝等有關(guān)。因此不用、也不能通過限定護(hù)層材料的氧指數(shù)值來保證電纜整體成束阻燃性能的。

可以通過對電纜結(jié)構(gòu)的仔細(xì)設(shè)計(jì)，來達(dá)到整體電纜無鹵低煙阻燃性能水平的實(shí)現(xiàn)。比如設(shè)計(jì)時(shí)對電纜平均氧指數(shù)的作為參考方向，通常C類阻燃電纜，一般設(shè)計(jì)電纜的平均氧指數(shù)在25以上；A類阻燃電纜應(yīng)有高氧指數(shù)的擠出襯層，建議電纜平均氧指數(shù)>32，且護(hù)套材料接觸火焰時(shí)應(yīng)有成殼性。但對電纜平均氧指數(shù)僅能作為參考，還有其他因素要綜合考慮，最終要以電纜成束燃燒試驗(yàn)的結(jié)果確定。

參考文獻(xiàn)

[1]朱愛榮.建筑電氣用低壓無鹵低煙電纜絕緣層阻燃優(yōu)勢分析[J].現(xiàn)代建筑電氣，2014（3）.

[2]黃海.35kV城市軌道交通用電力電纜的設(shè)計(jì)[J].電氣技術(shù)，2013（9）.

[3]汪海，徐紅.材料氧指數(shù)與電纜成束燃燒關(guān)系的分析[J].電線電纜，2013（1）.

[4]柯宗海.交聯(lián)聚烯烴絕緣A類阻燃電纜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].電線電纜，2012（2）.

[5]胡大偉，高玄飛.不同阻燃級(jí)別的電纜在建筑工程中的應(yīng)用[J].電氣應(yīng)用，2011（14）.

[6]徐岢.阻燃電纜在工程中的選用[J].現(xiàn)代裝飾（理論），2011（4）.

[7]劉磊.阻燃及耐火電線電纜在消防配電線路中的應(yīng)用[J].消防技術(shù)與產(chǎn)品信息，2011（8）.

[8]高占柱.阻燃、耐火電纜的性能及選用[J].安裝，2011（5）.