消防用电设备配电线路的应用分析报告

1、消防用电设备配电线路的应用分析一、引言电气线路一方面往往由于导线绝缘层的破坏造成短路，产生电火花、电弧，或过 载运行引起电线电缆过热，成为点火源，点燃导线自身的有机绝缘层或周围可燃物， 因而存在火灾隐患、发生火灾事故；另一方面，当今世界普遍使用的电线电缆是有机 绝缘电线电缆，而大多数有机材料在火灾条件下易于燃烧、助长火焰传播、产生烟雾,有的能分解出毒性气体和腐蚀性气体，威胁着人民生命和财产安全。特别是信息技术 的发展，对电缆的需求大大增加，更增加了建筑物的火灾隐患。这些年，许多国家针对电线电缆本身存在的火灾隐患和在火灾中的表现，在应用 新型绝缘材料等多种多样降低电线电缆火灾危险，改善阻燃性能，

2、区别不同类型电线 电缆耐火性能差异，以及制定标准试验方法等方面进行了大量的研究。本文针对消防用电设备的配电线路，通过例举几个标准对电线电缆的规定，结合 电线电缆耐火性能的试验方法标准、耐火类电缆产品以及模拟实体火灾电缆特性的实 验情况，谈谈一些体会。二、相关标准情况1有关标准对消防用电设备电线电缆的规定我国规规定在火灾发生时应切断生产、生活用电，因此对一般的用电系统，在火 灾条件下不对电路的完整性做要求。电线电缆的应用首先应当满足用电系统在非火灾 时的使用需要，其次，还应考虑其火灾危险性，避免短路、过载运行而成为点火源， 并且在外火的作用下不助长火灾蔓延、降低有机绝缘层分解的烟气包括毒性气体、

3、腐 蚀性气体等的产生。只有当系统是为在火灾中保障生命安全和减少火灾损失服务，工 作中停电会对重要设备、生产带来危险或造成重大损失以及产生重大政治影响时，需 要这些系统在火灾中能安全输送电能，保持系统电路的完整性。消防用电设备就是为 在火灾中保障生命安全和减少火灾损失服务的，因此，在火灾条件下保持其电路完整 性、能够安全可靠地运行是非常重要的。并且由于不同的消防用电系统在火灾中所起 的作用不同，系统的工作时间有长有短，所以其配电线路保持电路完整性的时间有长 有短，应视系统的需要而定，有的需要运行30分钟、1小时或几小时。选择什么样的电线电缆产品和保护措施，能够满足系统在火灾条件下运行的需要，各国

4、在本国的标 准规中均有相应的规定。英国标准BS5839建筑物的火警探测和报警系统第一部分，在电缆布线和其它 部连接一节中，推荐使用的电缆型号如下：a. 符合BS6207的带有或没有PVC外套的矿物绝缘铜护套电缆；b. 符合BS6387起码满足 AWS或 SW类要求的电缆；c. 符合BS6387起码满足A或S类要求的电缆；d. 符合BS6004PVC色缘和护套电缆；e. 符合BS6004PVC色缘无护套电缆；f. 符合BS6007一般目的的橡胶绝缘、纤维编制复合的电缆；g. 符合BK BR和BU型号的PVC绝缘电缆；h. 符合BS6346PVC色缘和护套、钢丝铠装的电缆；I.符合BS5467具有

5、交联聚乙烯或硬的乙丙橡胶绝缘、钢丝铠装护套电缆；j.具有一个中心导体不小于16股/0.2mm直径的聚乙烯绝缘、PVC护套同轴电缆；k.对探测热电缆虽然菜单中有 11 种之多， 但规定在火灾中需较长时间使用 （起码 0.5 小时）则只 能用菜单中的a和b两种电缆，如果用其它电缆则必须埋在建筑物结构的泥灰中12mm厚以上或用隔板把电缆与重大危险地隔开，隔板或地板最低要具有0.5 小时的耐火能力，用其它非金属铠装电缆还应有附加的机械保护。BS5266建筑物应急照明第一部分除影院外其它用于接待的建筑物，应急照明 需保持的时间要求不同，一般为 1-3 小时，所规定的电缆菜单如下：a. 符合BS6207要

6、求的矿物绝缘金属护套电缆；b. 符合BS6346要求的线材或铝带铠装的电缆；c. 符合BS6007要求的橡胶绝缘电缆；d. 符合BS6004要求的PVC绝缘电缆。上述 c、 d 两种电缆必须用套管保护。澳大利亚标准AS3000布线规则对消防设备和电梯规定可使用的电缆菜单为：a. 在金属套管有或没有护套的电缆；b. 矿物绝缘电缆；c. 具有金属外壳的母线；d. 其它对火和伤害可提供一定防护程度（相当于上述a、b和c）的方法。澳大利亚标准 AS2293建筑物中应急撤离照明第一部分安装要 求对回路用线的菜单为：a. 矿物绝缘电缆；b. 硅橡胶绝缘、圆形镀锡软铜导体、铝带绕包PVC护套电缆；c. 符合

7、AS3000标准第一部分允许的方式安装在隔墙的任何电缆。国家标准 GBJ16-87 建筑设计防火规第 10.1.4 条规定： 消防用电设备的配电线路应穿管保护。当暗敷设时应敷设在非燃烧体结构，其保 护层厚度不应小于 3cm,明敷时必须穿金属管，并采取防火保护措施。采用绝缘和护套为非延燃性材料的电缆时，可不采取穿金属管保护，但应敷设在电缆井沟。国家标准GB50045-95高层民用建筑设计防火规第对消防用电设备的配电线路规定如下：9.1.4.1 当采用暗敷设时，应敷设在不燃烧体结构，且保护层厚度不宜小于30mm。9.1.4.2 当采用明敷设时，应采用金属管或金属线槽上涂防火涂料保护。9.1.4.3

8、 当采用绝缘和护套为不延燃材料的电缆时，可不穿金属管保护，但应敷设在 电缆井。上述英国、澳大利亚等国的标准，基本上是以菜单的方式，给出几种不同型号的电线电缆和布线方式，供设计和使用人员选择。 然而有些标准，如AS3000布线规则等所给出的用于同一目的的不同类型的电线电缆和不同的布线方式，其耐火性能差别 很大，以至于在火灾中能够维持正常工作的时间很不一致。实际上，菜单给出的有些 形式不能为消防设备保持足够供电，无法满足系统运行的需要。1979年4月澳大利亚建筑实验站（EBS的技术记录452表明，在钢制电线管的电缆仅能维持8分40秒时间，而矿物绝缘电缆 MIMS却能维持2小时26分40秒。现行建筑

9、设计防火规和高层民用建筑设计防火规是基础的、综合性防火 规，对电气线路的规定比较原则，不可能象专业规一样，根据用电系统的使用情况， 把电气线路所有可能的应用方式，包括电线电缆类型、防火保护方式等详细具体的规 定出来，供设计和使用人员选择。另外，长期以来受到电线电缆产品技术的制约，消 防设备配电线路一般采用把电线电缆穿金属管埋设在不燃烧体结构这种比较安全的敷 设方式，考虑到建筑物某些部位配电线路不能穿管暗设，必须明敷设，所以明敷设时 电线电缆应穿金属管并采取防火保护措施。不管是暗敷设还是明敷设，其实都是要求 电线电缆作另外的防火保护。规的规定基本没有考虑到矿物绝缘电缆和云母绝缘的塑 料耐火电缆这

10、两种新的耐火电缆产品的应用。2 有关电线电缆耐火性能的试验方法标准国标GB12666.1-90电线电缆燃烧试验方法第一部分总则中对耐火的术语定义为：在规定试验条件下，试样在火焰中被燃烧而在一定时间仍能够保持正常运行的性 能。通常，评价某种产品耐火性能较理想的方法应是针对产品的实际使用情况、不同 的安装方式以及特定的火灾条件（包括火灾规模、时间）设计出一系列的试验，然而 这种方法费时费钱，实际上将行不通。因此，一般采取的较合理的方法是在单一的标 准试验中考虑特定的火灾条件下各种主要的影响因素，并且应尽量反映出这种产品真 实的使用和安装情况。目前，国际上有关电线电缆耐火性能的试验方法标准主要有英国

11、标准BS6387在火焰作用下需保持电路完整性的电缆性能要求、国际电工委员会标准 IEC331电缆的耐火特性等。我国标准GB12666.6电线电缆耐火特性试验方法 是等效采用IEC331(1970 )制定的。英国标准BS6387包括按单独的火焰作用、 水和火焰作用以及机械冲击和火焰作用 下的三种耐火性能试验。试验时，电缆试样保持通电，若电路发生短路，则试验失败。 单独火焰作用下的耐火性能试验是电缆试样分别在650 C、750 C和950 C火焰下，如能保持正常运行 3小时，相应地将电缆划分为A B、C类，在950C火焰下能维持 20分钟的电缆划分为 S类。水和火焰作用下的耐火性能试验，是试样在6

12、50C火焰下通电，15分钟后对试样喷水15分钟。满足试验要求的电缆为W类。机械冲击和火焰作用下的耐火性能试验，是试样在650 C、750 C和950 C火焰下通电，每隔30秒对试样进行机械冲击。满足试验要求的电缆分别划分为X、Y、Z类。国际电工委员会标准IEC331 (1970)的试验方法要求试样保持通电，在750 C火焰作用下，维持正常运行 3小时。我国标准 GB12666.6与IEC331 (1970)不同的是火焰温度分为950 C -1000 C、750 C -800 C两档，持续作用时间为1.5小时，相应的划分为 A B两类。几个电缆耐火性能试验方法中，英国标准考虑了火焰、水和机械冲击

13、三个因素的 作用，最接近电缆在实际火灾中可能遇到的主要威胁因素：火焰、水喷淋和烧损物等 重物的冲击作用，相对比较合理。其他标准只是考虑了火焰的作用。三、耐火类电缆产品现状，实体火灾情况的分析1 耐火类电缆产品现状目前，国能通过 GB12666.6标准、在一定时间能保持正常运行的电缆产品有矿物 绝缘电缆和耐火电缆。矿物绝缘电缆完全由无机材料氧化镁和铜所组成，制造工艺复杂。氧化镁绝缘材 料高度紧密地压实在电缆的无缝铜护套中，与线芯、护套共同形成密实的一体，具有 防火、耐高温、机械强度高、载流量大、防爆、防水、耐腐蚀、使用寿命长、对环境 无污染等优点。根录和标准的规定，就矿物绝缘电缆使用的安全性来讲

14、，是目前已有的任何类型电缆所 无法相比的。在国外，主要应用于确保人身和财产安全的重要公共建筑，高危险、防 水和防爆场所，军事、消防设施等重要的用电系统等。云母绝缘的塑料耐火电缆制造工艺简单，是在普通电缆结构中，设置了特殊的云 母耐高温绝缘层。普通电线电缆由于塑料绝缘层老化和机械损坏等原因容易引起短路， 或者过载运行时，在导线热的作用下容易引起外塑料绝缘层过热或外塑料绝缘层过热 变质后发生短路而引起火灾。相比之下，虽然云母绝缘的塑料耐火电缆在过载和短路 时，不能完全避免线芯发热引起自身塑料绝缘层和护套起火，但云母耐高温绝缘层能 够有效降低线路的短路、过载引发的火灾危险性，作为普通电线电缆更新换代

15、的新产 品，具有很大的社会效益。云母耐高温绝缘层还能够抵抗外来火灾，使电缆有一定的耐火性能。国大多数厂家生产的云母绝缘的塑料耐火电缆能够满足GB12666.6中B类试验。由于现在只有电线电缆耐火性能试验的国标，没有耐火电缆产品的国家或行业 标准，只是处于执行企业标准阶段，对产品结构、使用的绝缘材料、绝缘层截面厚度、 护套的厚度、电缆额定载流量、机械强度等没有统一的技术要求，各个厂家的产品质 量参差不齐。虽然不排除有些厂家生产的耐火电缆具有良好的耐火性能，但没有产品 的国家或行业标准，就很难保证其电性能的安全使用。2 模拟实体火灾情况的分析电线电缆标准耐火试验是在实验室进行的可重复性静态试验，通

16、过标准耐火试验 方法测试通过的电线电缆，并不一定能完全代表实际火灾条件下的使用情况。为了证 明矿物绝缘电缆具有优良的耐火性能，2001年4月公安部消防科学研究所进行了模拟实体火灾电缆特性的试验研究。试验主要检验出厂合格的矿物绝缘电缆裸敷、云母绝 缘的塑料耐火电缆、隔氧层阻燃电线电缆、阻燃电线电缆和普通电线电缆不同的布线 方式（埋墙暗敷、防火桥架保护、穿管明敷或裸敷）在火灾条件下持续通电、能够正 常运行的电性能，以及裸敷的矿物绝缘电缆和耐火电缆在水喷淋和重物冲击作用下维 持正常运行的性能。试验结果为：不冋类型电缆在火灾条件下的持续时间布线方式矿物绝 缘电缆云母绝缘的塑 料耐火电缆隔氧层阻燃 电线

17、电缆阻燃电 线电缆普通电线电缆电缆裸敷6027-301413-167-15埋墙暗敷-60606056防火桥架-605352-5534-41穿管明敷（金属管防火涂料保护）-23161310-15这次试验验证了裸敷的矿物绝缘电缆在火灾条件下、带负荷通电时优良的电性能耐高温、耐水喷淋和重物冲击。云母绝缘的塑料耐火电缆裸敷或穿金属管明敷时，几次试验结果都显示了维持正常运行时间只有 27-30分钟。将该结果与标准试验结果1.5小时相比较，可以看出存在较大的差别。在水喷淋、重物冲击的两个试验中，由于裸敷的云母绝缘塑料耐火电 缆不到30分钟就已失去了电性能，无法维持正常工作，因此30分钟后再对它进行水喷淋、

18、重物冲击试验已无任何意义。在实际火灾中，可能裸敷的云母绝缘的塑料耐火 电缆一旦遇到消防水或空中坠物，耐火的云母层会失去绝缘效果，使线路发生短路。这次试验结果也显示出电线电缆埋墙暗敷设、防火桥架敷设，能够表现出较好的耐火性能。电线电缆穿金属管明敷设，并在金属管上涂防火涂料的方法，没有达到预期的效果。理的电线电缆， 在火灾中只是延缓其燃烧速度，不能延长其在火灾中正常运行的时间。由于这次试验条件所限，使试验结果具有一定的局限性。较遗憾的是，整个试验 以及试验在高温下持续的时间不是很长，不能得到试验持续更长时间和在高温下持续 更长时间以后，几种电线电缆埋墙暗敷设以及云母绝缘的塑料耐火电缆防火桥架敷设

19、的耐火性能试验数据。但这次对几种不同电线电缆和不同敷设方式的对比、模拟真实 火灾的试验结果，还是很说明问题的。四、结论在电线电缆防火安全的研究中还有许多工作要做，这需要产品生产商、电线电缆 行业、科研单位、检测部门和标准制修订部门等各方面的共同努力。就消防用电设备 配电线路的应用来说，有些问题还需要研究，需要积累实验数据和进一步的论证，如 通过GB12666.6试验要求的云母绝缘的塑料耐火电缆，在实体火灾条件下的耐火性能（包括火焰、水喷淋、重物冲击的影响），电线电缆采取防火桥架保护、埋墙暗敷设以及金属管或封闭式金属线槽上涂防火涂料等防火保护措施时，在实体火灾条件下的耐 火性能等。云母绝缘的塑料耐火电缆与普通电缆相比，能够有效降低短路、过载引起的火灾 隐患，并具有一定的耐火性能，应积极推广使用。为了安全使用云母绝缘的塑料耐火 电缆产品，应加快制订产品的国家或行业标准。现行的防火规如建筑设计防火规、高层民用建筑设计防火规和人民防空工程设计防