目前,電纜行業習慣將阻燃(FlameRetardant)、低煙無鹵(LSOH)、耐火(FireResistant)等具有一定防火性能的電纜統稱為防火電纜。
阻燃電纜(FlameRetardant)
阻燃電纜的特點是延緩火焰沿著電纜蔓延使火災不致擴大。由于其成本較低,因此是防火電纜中大量采用的電纜品種。無論是單根線纜還是成束敷設的條件下,電纜被燃燒時能將火焰的蔓延控制在一定范圍內,因此可以避免因電纜著火延燃而造成的重大災害,從而提高電纜線路的防火水平。
低煙無鹵電纜的特點是不僅具有優良的阻燃性能,而且構成低煙無鹵電纜的材料不含鹵素,燃燒時的腐蝕性和毒性較低,產生極少量的煙霧,從而減少了對人體、儀器及設備的損害,有利于發生火災時的及時救援。低煙無鹵阻燃電纜雖然具有優良阻燃性、耐腐蝕性及低煙濃度,但其機械和電氣性能比普通電纜稍差。
耐火電纜(FireResistant)
耐火電纜是在火焰燃燒情況下能保持一定時間的正常運行,可保持線路的完整性(CircuitIntegrity)。耐火阻燃電纜燃燒時產生的酸氣煙霧量少,耐火阻燃性能大大提高,特別是在燃燒時,伴隨著水噴淋和機械打擊震動的情況下,電纜仍可保持線路完整運行。
◎阻燃電纜標準及等級
電纜涉及火災安全的主要技術指標是CO2電纜的阻燃性、煙霧的密度和氣體的有毒性。美國防火標準較關注前兩個問題,但是歐洲和美國對火災安全有著完全不同的觀點。美國傳統的概念認為:火災的根源在于一氧化碳(CO)毒氣的產生以及其后的燃燒過程中CO轉化為CO2的熱釋放,因此,控制燃燒過程中的熱釋放量可減少火災的危害。歐洲傳統以來深信:在燃燒中產生的鹵酸(HCL)釋放量、氣體腐蝕性、煙霧濃度及氣體毒性是決定人們能否安全脫離火災現場的主要因素。
IEC阻燃等級
為了評定線纜的阻燃性能優劣,國際電工委員會分別制定了IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三個標準。IEC60332-1和IEC60332-2分別用來評定單根線纜按傾斜和垂直布放時的阻燃能力(國內對應GB12666.3和GB12666.4標準)。IEC60332-3(國內對應GB12666.5-90)用來評定成束線纜垂直燃燒時的阻燃能力,相比之下成束線纜垂直燃燒時在阻燃能力的要求上要高得多
◎IEC60332-1/BS4066-1阻燃等級(單根電線或電纜垂直燃燒測試）
這是單根電纜的阻燃標準。試驗規定,一根60cm長的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內,火焰長度175mm的丙烷燃燒器從距試樣的上部固定端450mm的位置上火焰錐與電纜以45度角接觸,如果試樣燃燒損壞部分距離固定端下部不超過50mm,測試通過。
◎IEC60332-3/BS4066-3阻燃等級(成束電線或電纜垂直燃燒測試)
這是成束電纜的阻燃標準。試驗規定,成束3.5m長的電纜試樣用鐵絲固定在梯形測試架上,試樣數量按不同分類所要求的非金屬物料決定。試樣垂直掛在燃燒爐背壁上,空氣通過底板上的進氣口引入燃燒爐。丙烷平面燃燒器以750℃的火焰與試樣接觸,試樣在強制吹風(氣流排放5m3/分鐘,風速0.9m/秒)的情況下,必須在垂直燃燒20分鐘內燃不起來,電纜在火焰蔓延2.5米以內自行熄滅。IEC60332有A類、B類、C類和D類之分,以評定阻燃性能優劣。
耐火等級
耐火線纜指在火焰燃燒的情況下能保持一定時間的正常運行,即保持線路的完整性(CircuitIntegrity)。為了評定線纜的阻火性能優劣,國際電工委員會和英國電工委員會分別制定了IEC60331和BS6387兩個標準。相比之下BS6387在耐火能力的要求上較IEC60331高得多。
◎IEC60331阻燃等級
將樣品線置于氣體燃燒器上面，并連接到額定電壓的供應電源。燃燒3小時，，供火溫度控制到750℃到800℃之間。3小時之后。關閉火源和電源，12小時之后，該樣品線必須重新工作且恢復電纜回路的完整性。
◎BS6387阻燃測試
BS6387要求通過水平燃燒實驗、水噴淋實驗和機械沖擊震動燃燒實驗。
水平燃燒實驗為A級650℃/3h、B級750℃/3h、C級950℃/3h和S級950℃/3min。A級表示在650℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿;B級表示在750℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿;C級表示在950℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿;S級表示在950℃下施加300伏電壓水平燃燒3分鐘不擊穿水噴淋燃燒實驗分為W級,表示在施加300伏電壓燃燒15分鐘然后再淋水燃燒15分鐘不擊穿沖擊震動燃燒實驗分為X級650℃/15min、Y級750℃/15min和Z級950℃/15min、X級表示在650℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機械沖擊震動15分鐘不擊穿;Y級表示在750℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機械沖擊震動一次15分鐘不擊穿;Z級表示在950℃下施加300伏電壓一邊燃燒一邊每30秒機械沖擊震動一次15分鐘不擊穿。BS6387要求的zui別型號為CWZ。
煙密度、鹵素含量和毒性等級
◎IEC60754-1/BS6425-1(鹵素氣體含量的測定)
這是IEC和BS標準中針對氯化氫(HCL)釋放濃度的規范。鹵素含氟(Florine)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘(Iodine)和放射性易揮發的元素砹(Astatine),成分的毒性很高。實驗規定,燃燒爐預熱到800℃時,把一根內置1.0g試樣推入爐內,利用氣流排放速率使HCL溶入水中，再測定水溶液的鹵酸含量。如果電纜材料燃燒時鹵酸釋放量少于5mg/g時,可被稱為無鹵電纜(LSOH),如果鹵酸(HCL)釋放量大于5mg/g時而小于15mg/g時,可被稱為低鹵電纜(LSF)。值得注意的是,IEC60754-1方法不能用來測定HCL含量小于5mg/g的材料,即不能判定是否“無鹵”。需要判定是否完全無鹵可采用IEC60754-2方法來測定。
◎IEC60754-2(毒性測試)
這是IEC標準中針對燃燒氣體腐蝕性的規范,此測試是量度在燃燒時物料所產生的鹵酸氣體酸度。它通過水溶液的PH值和導電率來測定。實驗規定,燃燒爐預熱到800℃,把一根內置試樣的石英管推入爐內,同時開始記時。在試樣燃燒的前5分鐘,每隔1分鐘測一次PH值和電傳導性能,接下來的25分鐘每隔5分鐘測一次。一般無鹵電纜材料的PH值會大于4.3,導電率小于10μs;PH值越少,即表示物料的鹵酸氣體酸度越高。值得注意的是,當HCL含量大于2mg/g而小于5mg/g(即符合IEC60754-1的要求時),其水溶液的PH值亦小于4.3,即不符合IEC60754-2的要求。
◎IEC61034-1/ASTME662(煙密度測試)
這是IEC和ASTM標準中針對煙密度的規范。實驗由一個3m3的立方體和一個帶光源的光度測量系統組成,矩形槽內裝酒精作為燃燒源。一個功率為10-15m3/min的鼓風機確保煙霧均勻分布在一塊擋風板上防止槽上產生火焰渦流,酒精燃燒時,與光電源相連的記錄儀記下光減弱量。煙密度是以透光率量度,如果能達到60%光傳輸值(LightTransmittance),該電纜材料就達到低煙標準,透光率越高,物料于燃燒時所釋放的煙霧越少。
◎ISO4589-2/BS2863(氧指數測試)
這是ISO和BS標準中針對氧指數的規范。它是指在室溫下,當空氣的含氧量大于此氧指數時,物料便會馬上燃燒。氧指數值越高則表示物料越阻燃。假若某材料的氧指數為21%,即表示此物料處于正常室溫下亦會自動燃燒,在正常室溫下,空氣的含氧量為21%,一般阻燃電纜的氧指數均大于33%到42%。
◎ISO4589-3/BS2782.1(溫度指數測試)
這是ISO和BS標準中針對溫度指數的規范,材料的氧指數會隨著溫度升高而下降,當氣溫升高而物料的氧指數降至21%時,物料便會自動燃燒,此溫度被稱為溫度指數。例如,煤于室溫下的氧指數為50%,但當溫度升高至150℃,氧指數會降至21%,此材料亦會馬上燃燒,材料的溫度指數便為150℃。一般阻燃電纜溫度指數約為250℃到300℃之間。
◎ES713(毒性指數測試)
這是英國工程NES標準中針對電纜材料燃燒時產生的氣體毒性規范,毒性是指對生物體結構造成破壞或功能紊亂的一種性質,毒性指數是指材料燃燒時所產生的所有氣體的毒性總和表現
實驗規定,燃燒爐預熱到800℃,電纜材料中含有的有毒物質會被分別燃燒,再利用氣流排放速率收集每種有毒氣體,然后通過化學分析計算每種有毒物質的含量,此指數是以數目表示其毒性。毒性指數越大,此物料所釋放氣體的毒性越高。一般無鹵電纜材料的毒性指數均小于5。值得注意的是,低煙無鹵材料燃燒時亦會產生有毒的CO,如果材料中含有P、N、S,則生成的有毒氣體更多,因此無鹵電纜不可稱為無毒電纜,應稱為低毒電纜。CM、CMR和CMP電纜由于需要通過嚴格的UL防火標準,采用的電纜材料多含鹵素,CM和CMR電纜一般以聚氯乙烯(PVC)為基材,而PVC材料含氯;CMP電纜一般以特氟瓏聚四氟乙烯(FEP)為基材,而FEP材料含氟。此類含鹵線纜產生的氣體毒性均較無鹵電纜大數倍,于火災安全中存著很大的隱患,可能會導致火災現場多數的傷亡人員不是被燒死而是被毒氣窒息而亡。