關(guān)于對IEEE及IEC標(biāo)準(zhǔn)中成束阻燃試驗條件的探討

/江蘇上上電纜集團(tuán)有限公司　梁福才　王雪松/

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關(guān)于對IEEE及IEC標(biāo)準(zhǔn)中成束阻燃試驗條件的探討

/江蘇上上電纜集團(tuán)有限公司梁福才王雪松/

摘要：本文通過對IEEE及IEC標(biāo)準(zhǔn)中相關(guān)的成束阻燃條件進(jìn)行對比，分析了對IEEE標(biāo)準(zhǔn)和IEC標(biāo)準(zhǔn)中成束阻燃性能進(jìn)行轉(zhuǎn)化的可能，為實(shí)現(xiàn)核電站電纜設(shè)計規(guī)范的通用化和可操作化提供了可行性建議。

關(guān)鍵詞：IEC；IEEE；標(biāo)準(zhǔn)；電纜；阻燃；成束

0　引言

阻燃電纜國際標(biāo)準(zhǔn)分為兩大體系，一是歐洲體系，包括IEC、ISO及BS標(biāo)準(zhǔn)；二是美國體系，包括UL、IEEE、ASTM標(biāo)準(zhǔn)。兩大體系主要區(qū)別在于電纜的成束垂直阻燃試驗。我國的電纜阻燃標(biāo)準(zhǔn)及阻燃試驗體系主要以IEC標(biāo)準(zhǔn)體系為基礎(chǔ)，等同采用大量的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

AP1000作為世界先進(jìn)的核電站堆型，針對電纜出版了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范書。由于原設(shè)計方在美國，因此規(guī)范書里引用的標(biāo)準(zhǔn)特別是阻燃相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)都是美標(biāo)。由于國內(nèi)不完全具備美標(biāo)試驗裝置，所以為了方便國內(nèi)項目的執(zhí)行，需要將阻燃方面的美國標(biāo)準(zhǔn)要求轉(zhuǎn)化成IEC標(biāo)準(zhǔn)（相當(dāng)于轉(zhuǎn)化成我國的國標(biāo)）。但美方對IEC相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)并不是非常了解，需要電纜企業(yè)提供相關(guān)的分析報告來支持。

1　試驗條件的比較

AP1000的設(shè)計規(guī)范中引用了IEEE1202—1991成束試驗要求。而我們國內(nèi)執(zhí)行的成束阻燃試驗標(biāo)準(zhǔn)主要是IEC60332-3—2000（包括-22、-23、-24等）。因此比較的重點(diǎn)就是IEEE1202和IEC60332-3標(biāo)準(zhǔn)的差異性，繼而判斷轉(zhuǎn)化的可行性。

1.1試驗裝置比較

試驗裝置的參數(shù)比較見表1。

表1　試驗裝置參數(shù)對比

1.2試樣的根數(shù)

試驗時電纜試樣長度的比較見表2，關(guān)于試樣根數(shù)的選擇，IEEE是根據(jù)外徑直選，而IEC60332-3是根據(jù)電纜的阻燃試驗類別結(jié)合電纜的單位長度的可燃物體積含量計算得到，如表3所示。

表2　電纜試樣長度比較

1.3試驗時間及火焰的要求

電纜試驗的供火時間及火焰等相關(guān)要求的比較見表4。

1.4試驗結(jié)果的判定

對于電纜試驗結(jié)束后的結(jié)果判斷方面的要求，在表5中進(jìn)行了比較。

2　試驗條件的分析

2.1試驗箱內(nèi)環(huán)境溫度上升速度的差異

IEEE1202和IEC60332采用的試驗設(shè)備原理相近，但試驗箱的環(huán)境溫度上升速度存在一些差異。

IEEE1202要求試驗箱采用混凝土磚塊構(gòu)建，給出了試驗箱內(nèi)部的容積（約為19.6m3）。IEC60332-3-22規(guī)定的試驗箱的容積約為8m3，通常箱體采用的材料為鋼材。如采用相同功率的噴燈在同一時間內(nèi)，對相同體積可燃物材料燃燒，前者墻壁的吸收熱量較多，箱體內(nèi)部的溫度上升相對較慢。相同的時間下更容易通過成束試驗。

對于兩種試驗標(biāo)準(zhǔn)中噴燈供火的理論計算標(biāo)稱熱量均為70kBtu/h，所以相同根數(shù)的相同電纜，在相同時間造成的箱體內(nèi)溫度上升，IEC60332標(biāo)準(zhǔn)中的試驗箱內(nèi)溫度要快一些。而箱體內(nèi)溫度升高，將會促進(jìn)電纜的燃燒，使電纜通過試驗的難度加大。

表4　參數(shù)對比

故從試驗箱的構(gòu)造來看，IEC60332的標(biāo)準(zhǔn)更為嚴(yán)酷。

2.2試驗時間的差異

由于噴燈火焰單位時間內(nèi)產(chǎn)生的熱量相同，所以兩個標(biāo)準(zhǔn)試驗條件的差異主要在電纜成束時間。美標(biāo)IEEE1202的試驗燃燒時間均為20min，IEC60332時間為A類、B類的燃燒時間是40min，C類的燃燒時間是20min。從時間上計算，IEC標(biāo)準(zhǔn)A類、B類試驗的噴燈產(chǎn)生的熱量是IEEE1202噴燈產(chǎn)生熱量的兩倍，相同體積的可燃物吸收兩倍的熱量，IEC標(biāo)準(zhǔn)對于抑制自燃的能力要求明顯增加。IEC標(biāo)準(zhǔn)C類試驗的燃燒時間和IEEE1202一樣。

從試驗燃燒時間來看，IEC的A、B類試驗要求高于IEEE1202，C類要求與IEEE1202相當(dāng)。

2.3試驗樣品根數(shù)及可燃物體積的差異

電纜行業(yè)中的試驗實(shí)踐證明，較小規(guī)格的電纜比更較大規(guī)格的電纜更難通過成束燃燒試驗。選擇小規(guī)格電纜比較兩種標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)酷程度可能更具說服力。所以采用2×2.5規(guī)格電纜為例進(jìn)行分析。結(jié)構(gòu)采用IEC60502要求進(jìn)行計算，通過計算2×2.5電纜的外徑為12.5mm，每米包含的可燃物體積為0.1176L。故按照外徑和可燃物體積，計算的電纜根數(shù)和箱體內(nèi)電纜可燃物總體積如表6所示。

表6　2×2.5規(guī)格樣品電纜的取樣根數(shù)對比

從試驗用電纜樣品的根數(shù)和可燃物總體積來看，IEEE1202的嚴(yán)酷程度相當(dāng)于介于IEC60332標(biāo)準(zhǔn)中C類和B類之間，即比B類低，比C類高。

3　標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化的建議及采納應(yīng)用情況

從以上比較中，可以看出，無論是試驗裝置方面，還是試驗時間上，IEC60332的要求均不低于IEEE1202的要求，而更進(jìn)一步從電纜的試樣根數(shù)和可燃物總體積方面的比較，可以看出IEEE1202標(biāo)準(zhǔn)的要求和嚴(yán)酷程度低于IEC60332標(biāo)準(zhǔn)中B類的要求，高于C類的要求。如果保守地選擇，建議可以用IEC60332標(biāo)準(zhǔn)的B類要求替代IEEE1202的標(biāo)準(zhǔn)要求。

將這一比較結(jié)果和轉(zhuǎn)化建議通過中方相關(guān)單位傳遞給美方設(shè)計人員，美方在審核之后，采納了我們分析報告中的建議，最終在規(guī)范書中采用了IEC60332-3B的要求，使IEEE1202的標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)計規(guī)范中得到了有效轉(zhuǎn)化。

4　結(jié)束語

1）IEEE1202標(biāo)準(zhǔn)中的燃燒試驗裝置、試驗時間、試樣根數(shù)和可燃物含量的要求和 IEC60332-3標(biāo)準(zhǔn)中的相應(yīng)要求具有較大的差別。

2）經(jīng)過對比分析，可以保守地用IEC60332-3B的標(biāo)準(zhǔn)要求替代IEEE1202標(biāo)準(zhǔn)，以便于國內(nèi)場合的特定使用。

3）以上結(jié)論僅僅是從理論分析得到的結(jié)果，有條件時，可以分別按兩個標(biāo)準(zhǔn)要求開展對比試驗，以驗證實(shí)際的差別。

參考文獻(xiàn)：

［1］IEC 60332-3-22—2000 TESTS ON ELECTRIC CABLES UNDER FIRE CONDITIONS-PART 3-22：TEST FOR VERTICAL FLAME SPREAD OF VERTICALLY-MOUNTED BUNCHED WIRES OR CABLES-CATEGORY A［S］.

［2］IEC 60332-3-23—2000 TESTS ON ELECTRIC CABLES UNDER FIRE CONDITIONS-PART 3-23：TEST FOR VERTICAL FLAME SPREAD OF VERTICALLY-MOUNTED BUNCHED WIRES OR CABLES-CATEGORY B［S］.

［3］IEC 60332-3-24—2000 TESTS ON ELECTRIC CABLES UNDER FIRE CONDITIONS-PART 3-23：TEST FOR VERTICAL FLAME SPREAD OF VERTICALLY-MOUNTED BUNCHED WIRES OR CABLES-CATEGORY C［S］.

［4］IEEE1202—1991 Standard for flame testing of cables for use in cable tray in industrial and commercial occupancies［S］.