柔性防火電纜及易擊穿問題解決方案

林愛華

（江蘇長峰電纜有限公司，江蘇 宜興214251）

0 引言

隨著火災事故的發(fā)生，人們對電纜運行電氣安全方面的要求也逐漸提高，更多場合中電纜設計要具備防火性能。目前市場上防火電纜有哪些？如何篩選和判別？這些產品還存在哪些問題？如何解決呢？結合筆者多年的經驗，本文做以下闡述。

1 防火電纜的介紹

1.1 防火電纜的種類

防火電纜主要有兩大類：礦物絕緣電纜（BTTZ）和無機礦物絕緣電纜（又叫柔性防火電纜）。礦物防火電纜已有多年的歷史，但隨著其缺點的暴露，漸漸被新興起的柔性防火電纜所代替。目前的柔性防火電纜還沒有統(tǒng)一的國家標準，大多是企業(yè)研發(fā)的企標新產品，結構較多，常見的型號有：YTTW、NG-A（BTLY）、RTTZ（Y）、BTTRZ、BBTRZ、TBTRZ、YTLHWY等，不再一一列舉。

1.2 防火電纜的發(fā)展趨勢

防火電纜不同于阻燃電纜，其主要作用是在發(fā)生火災時，使一些重要場合或人員密集地能在火災發(fā)生后在一段時間內持續(xù)保證通電正常，能給人員撤離或救援爭取一定的寶貴時間，這也反映出了防火電纜的優(yōu)勢及其應用范圍。傳統(tǒng)的防火電纜，即礦物絕緣電纜，絕緣物是氫氧化鎂[Mg（OH）2]，生產截面有限，不易彎折，以致不能大截面長段地生產。由于長距離敷設時勢必接頭較多，給施工安裝帶來不便，對于大載流量的工程，只能采取多根并聯(lián)敷設，占用空間大且成本高，這些缺陷，也是催生柔性防火電纜興盛的緣由。 生產企業(yè)通過改進和結構優(yōu)化，研發(fā)出來的柔性防火電纜，具有以下優(yōu)點：柔軟性好、彎曲性好、能長段大截面生產（最大到630 mm2）、防火性能好、低煙無鹵、耐高溫，經過近幾年的迅速發(fā)展，它在防火電纜市場中的占有率已不低于80%。

1.3 柔性防火電纜的應用

重要建筑或人員密集建筑物中設備及照明系統(tǒng)供電，高層建筑中消防設備供電、防火電梯，環(huán)境溫度較高的場所如鋼鐵廠、冶煉廠，易燃易爆的重要場合，如石油化工的供電，重要的軍工、國防、航空、衛(wèi)星、核電站重要設備的供電等，現(xiàn)在的設計中通常會使用阻燃防火電纜。

1.4 柔性防火電纜的結構

1.4.1 結構

其結構大致有2類，帶金屬套的和無金屬套的，導體外采用的耐火絕緣材料，有云母帶或陶瓷硅橡膠帶，或其外另擠包塑料絕緣組成復合絕緣。區(qū)別在于：帶金屬套的如BTLY、YTTW、YTLHW，其金屬套在其絕緣外部或護層，采用的擠包或繞包的方式；無金屬套的如RTTZ、BBTRZ類，纜芯間隙或外部擠包一層隔熱防火層。而金屬套的工藝技術也出現(xiàn)有多種，如在絕緣外擠鋁管套、護套擠制鋁管或銅管、護套采用銅帶或鋁帶縱向焊接皺紋繞包、或鋁合金帶聯(lián)鎖鎧裝層等。

圖1和圖2分別是帶金屬套和無金屬套的柔性防火電纜結構圖。

圖1 YTTW型號的柔性防火電纜

圖2 無金屬套的柔性防火電纜

1.4.2 防火電纜的結構特性及耐火試驗

帶金屬層的柔性防火電纜，因金屬層的熔點高，在火災時能阻擋火焰向內蔓延，且具有較高的抗機械撞擊性；隔熱層，通常纜芯間隙或外部擠包，該材質一般由氫氧化鎂、膠水、粘結劑、固化劑和軟化劑和水配比按一定比例配成，常溫下軟態(tài)，45℃左右可擠塑，遇高溫時則硬化，當有火焰燃燒時會分解出水汽來吸收熱量，降低電纜周圍溫度，礦物防火泥脫水后形成堅硬的擋火隔熱層，在一定程度上阻止火焰蔓延，以阻隔高溫對電纜內部的侵蝕，同時因硬化，具有一定的抗震和抗機械撞擊性。目前，國際國內的耐火試驗標準指標不一，且標準多，且加上換版，具體該執(zhí)行哪個標準呢，尚待統(tǒng)一。

電纜的耐火性能主要執(zhí)行GB/T 19666-2019《阻燃或耐火電線電纜或光纜通則》，試驗方法除了國標，還有BS、IEC標準，這些標準的試驗方法區(qū)別較大，現(xiàn)將其列表進行對比，如表1所示。

由表1可以看出，目前的耐火試驗方法較多，且都有相應的適用范圍、供火溫度、試驗時間。但由于每個試驗方法中試驗裝置、測溫點不同，因此方法中規(guī)定的試驗溫度并不能代表樣品經受的溫度，所以，方法中的試驗溫度也不能完全表示產品的耐溫性，相對來說BS標準相對苛刻。而產品的耐火性，完全取決于其產品結構和使用的材料有關。

表1 耐火試驗方法匯總

2 柔性防火電纜出現(xiàn)的不足

（1）采用的金屬套的結構，其材料成本會上升。

（2）銅鋁帶金屬護套的產品，如YTTW，金屬帶焊接處容易裂開。有次做YTTW見證試驗時，按照BS6387試驗，在做振動和噴淋試驗時，沖擊點彎曲180℃時，銅帶（縱向焊接）在彎曲點處沿焊縫裂開15 cm，剝開發(fā)現(xiàn)云母帶已發(fā)黑呈粉末狀，經噴淋后發(fā)生短路，未通過試驗。

（3）電纜在使用中都會有一種危險的情況，那就是被高壓電力所擊穿，柔性防火電纜也不例外，耐壓試驗不容易通過，即存在可能擊穿的情況。柔性防火電纜的絕緣多采用云母帶，該材質一旦受潮，絕緣電阻下降，絕緣性能急劇變差，進行耐壓測試時很容易擊穿。

3 擊穿問題的解決方案

柔性防火電纜的擊穿，通常是絕緣層采用云母帶繞包的，云母帶一旦受潮，高電壓下，云母帶通電，則導體與其他金屬層發(fā)生短路。線芯云母帶外擠包鋁管結構的，最易發(fā)生擊穿的情況。

云母帶受潮而擊穿，可采用以下解決辦法：

（1）導體外僅有云母帶絕緣層的，最先想到的是先將云母帶烘干再繞包，結果會發(fā)現(xiàn)云母帶烘干會脆化，再繞包會出現(xiàn)掉渣；因而，可先繞包再進行烘干。 通過實驗總結，線芯放入蒸汽房加熱至45℃左右烘2 h，即可除去云母帶的潮氣，耐壓試驗試驗又不擊穿。

（2）可在云母帶外再擠包硅烷交聯(lián)絕緣料，組成復合絕緣結構，該方法可避免由于云母帶的缺陷通不過耐壓試驗。但若再進行蒸汽交聯(lián)或溫水交聯(lián)時，線芯兩端頭子一定要密封好，防止水分浸入，一旦水分浸入，若擠包的絕緣層有破洞還是會存在擊穿的可能性；即使擠包的絕緣層沒有有破洞，出廠時耐壓試驗未擊穿，但一旦發(fā)生火災時，絕緣層很快融化掉，而云母帶潮濕又沒來不及干燥，還是存在有發(fā)生擊穿的可能。

（3）可采用替代材料。

比如，采用陶瓷硅橡膠代替云母帶，效果會明顯變好，同一型號規(guī)格比，成本會有所上升。隨著技術的不斷發(fā)展，會有更多的新材料出現(xiàn)，目前市場上云母帶種類已很多，選擇更適合的，如合成云母帶（氟金云母帶為主）比金云母效果更好，相比單面的，雙面的更易碎。

（4）改變結構。

通過結構調整，設計出合適的防火產品，從根本上解決問題。比如4層云母帶結構，可改為2云母帶+2層陶瓷硅橡膠帶，或2層云母帶外擠包一層陶瓷硅橡膠料；絕緣外不擠包鋁管，護層采用鋁合金帶聯(lián)鎖鎧裝結構。

4 結語

柔性防火電纜代替礦物絕緣電纜是發(fā)展的必然趨勢，但任何事物均有優(yōu)劣點，然而隨著市場的不斷發(fā)展，柔性防火電纜也可能無法滿足客戶的需求，我們可以通過不斷的改進來解決問題，創(chuàng)新出更多的產品，以滿足客戶的不同使用需求，更好的服務于客戶。