電纜涉及火災(zāi)安全的主要技術(shù)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(guān)注前兩個問題,但是歐洲和美國對火災(zāi)安全有著完全不同的觀點。美國傳統(tǒng)的概念認為:火災(zāi)的根源在于一氧化碳(CO)毒氣的產(chǎn)生以及其后的燃燒過程中CO轉(zhuǎn)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(zāi)的危害。歐洲傳統(tǒng)以來深信:在燃燒中產(chǎn)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(zāi)現(xiàn)場的主要因素。
IEC阻燃等級
為了評定線纜的阻燃性能優(yōu)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(nèi)對應(yīng)GB12666.3和GB12666.4標準)。IEC60332-3(國內(nèi)對應(yīng)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 Flame Test On Single Vertical Insulated Wires/Cables)
這是單根電纜的阻燃標準。試驗規(guī)定,一根 60cm長的試樣垂直固定在前壁開通的金屬箱內(nèi),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 Flame Test On BunchedWires/Cables)
這是成束電纜的阻燃標準。試驗規(guī)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(shù)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(nèi)燃不起來,電纜在火焰蔓延2.5米以內(nèi)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(yōu)劣。
UL阻燃標準
UL列明的任何電纜經(jīng)過測試驗證若符合某種防火等級,可在電纜印上UL識別字、防火等級和批準編號。
◎ 增壓級-CMP級(送風燃燒測試/斯泰鈉風道實驗Plenum Flame Test/Steiner TunnelTest)
這是 UL防火標準中要求最高的電纜(Plenum Cable),適用安全標準為UL910,實驗規(guī)定在裝置的水平風道上敷設(shè)多條試樣,用87.9KW煤氣本生燈(300,000BTU/Hr)燃燒20分鐘。合格標準為火焰不可延伸到距煤氣本生燈火焰前端5英尺以外。光密度的峰值最大為0.5,平均密度值最大為0.15。
這種CMP電纜通常安裝在通風管道或空氣處理設(shè)備使用的空氣回流增壓系統(tǒng)中,被加拿大和美國所認可采用。符合UL910標準的FEP/PLENUM材料,阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3標準的低煙無鹵材料的阻燃性能好,燃燒起來煙的濃度低。
◎ 干線級-CMR級(直立燃燒測試Riser Flame Test)
這是 UL標準中商用級電纜(Riser Cable),適用安全標準為UL1666。實驗規(guī)定在模擬直立軸上敷設(shè)多條試樣,用規(guī)定的154.5KW煤氣本生燈(527,500BTU/Hr)30 分鐘。合格標準為火焰不可蔓延到12英尺高的房間的上部。干線級電纜沒有煙霧濃度規(guī)范,一般用于樓層垂直和水平布線使用。
◎ 商用級-CM級(垂直燃燒測試Vertial Tray Flame Test)
這是 UL標準中商用級電纜(General Purpose Cable),適用安全標準為UL1581。實驗規(guī)定在垂直8英尺高的支架上敷設(shè)多條試樣,用規(guī)定的20KW帶狀噴燈燃燒(70,000BTU/Hr) 20分鐘。合格標準為火焰不可蔓延到電纜的上端并自行熄滅。UL1581和IEC60332-3C類似,只是敷設(shè)電纜根數(shù)不同。商用級電纜沒有煙霧濃度規(guī)范,一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線,不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。
◎ 通用級-CMG級(垂直燃燒測試Vertial Tray Flame Test)
這是 UL標準中通用級電纜(General Purpose Cable),適用安全標準為UL1581。商用級和通用級的測試條件類似,同為加拿大和美國認可使用。通用級電纜沒有煙霧濃度規(guī)范,一般僅應(yīng)用于同一樓層的水平走線,不應(yīng)用于樓層的垂直布線上。
◎ 家居級- CMX級(垂直燃燒測試Vertial Wire Flame Test)
這是 UL標準中家居級電纜(Restricted Cable),適用安全標準為UL1581,VW-1。實驗規(guī)定試樣保持垂直,用試驗用的噴燈燃燒(30,000 TU/Hr)15秒鐘,然后停止15秒鐘,反復(fù)5次。合格標準為余火焰不可超過60秒鐘,試樣不可燒損25%以上,墊在底部的外科用棉不可被落下物引燃。 UL1581-VW-1和IEC60332-1類似,只是燃燒的時間不同。這種等級也沒有煙霧或毒性規(guī)范,僅用于敷設(shè)單條電纜的家庭或小型辦公室系統(tǒng)中。 這類電纜不應(yīng)成捆敷設(shè)使用,必須套管。
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(Emission Of Halogens)
這是 IEC和BS標準中針對氯化氫(HCL)釋放濃度的規(guī)范。鹵素含氟(Florine)、氯(Chlorine)、溴(Bromine)、碘 (Iodine)和放射性易揮發(fā)的元素砹(Astatine),成分的毒性很高。實驗規(guī)定,燃燒爐預(yù)熱到800℃時,把一根內(nèi)置1.0g試樣推入爐內(nèi),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(HCL)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5 mg/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氣體酸度測量(Corrosivity)
這是 IEC標準中針對燃燒氣體腐蝕性的規(guī)范,此測試是量度在燃燒時物料所產(chǎn)生的鹵酸氣體酸度。它通過水溶液的PH值和導(dǎo)電率來測定。實驗規(guī)定,燃燒爐預(yù)熱到 800℃,把一根內(nèi)置試樣的石英管推入爐內(nèi),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(dǎo)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(dǎo)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。
◎ IEC 61034-1/ASTM E662煙密度(Emission of Smoke)
這是 IEC和ASTM標準中針對煙密度的規(guī)范。實驗由一個3m3的立方體和一個帶光源的光度測量系統(tǒng)組成,矩形曹內(nèi)裝酒精作為燃燒源。一個功率為10-15 m3/分鐘的鼓風機確保煙霧均勻分布在一塊檔風板上防止槽上產(chǎn)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(Light Transmittance),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(shù)(Oxygen Index LOI)
這是 ISO和BS標準中針對氧指數(shù)的規(guī)范。它是指在室溫下,當空氣的含氧量大于此氧指數(shù)時,物料便會馬上燃燒。氧指數(shù)值越高則表示物料越阻燃。假若某材料的氧指數(shù)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(shù)均大于33%。
◎ ISO4589-3/BS2782.1溫度指數(shù)(Temperature Index TI)
這是 ISO和BS標準中針對溫度指數(shù)的規(guī)范,材料的氧指數(shù)會隨著溫度升高而下降,當氣溫升高而物料的氧指數(shù)降至21%時,物料便會自動燃燒,此溫度被稱為溫度指數(shù)。例如,煤于室溫下的氧指數(shù)為50%,但當溫度升高至150℃,氧指數(shù)會降至21%,此材料亦會馬上燃燒,材料的溫度指數(shù)便為150℃。一般阻燃電纜溫度指數(shù)均大于250℃。
◎ NES713毒性指數(shù)(Toxicity Index)
這是英國海軍工程 NES標準中針對電纜材料燃燒時產(chǎn)生的氣體毒性規(guī)范,毒性是指對生物體結(jié)構(gòu)造成破壞或功能紊亂的一種性質(zhì),毒性指數(shù)是指材料燃燒時所產(chǎn)生的所有氣體的毒性總和表現(xiàn)。實驗規(guī)定,燃燒爐預(yù)熱到800℃,電纜材料中含有的有毒物質(zhì)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(zhì)的含量,此指數(shù)是以數(shù)目表示其毒性。毒性指數(shù)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(shù)均小于5。值得注意的是,低煙無鹵材料燃燒時亦會產(chǎn)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(yīng)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(chǎn)生的氣體毒性均較無鹵電纜大數(shù)倍,于火災(zāi)安全中存著很大的隱患,可能會導(dǎo)致火災(zāi)現(xiàn)場多數(shù)的傷亡人員不是被燒死而是被毒氣窒息而亡。
◎ IEC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( Circuit Integrity)。為了評定線纜的阻火性能優(yōu)劣,國際電工委員會和英國電工委員會分別制定了IEC331和BS6387兩個標準。相比之下 BS6387在耐火能力的要求上較IEC331高得多。
◎ IEC60331阻燃等級
IEC60331-1999中,供火溫度要求為750℃/3h級,表示在750℃下施加300伏電壓水平燃燒3小時不擊穿。
◎ BS6387阻燃等級
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要求的最高級別型號為CWZ。
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