设计平行电缆的防火性能需从质料选择、结构设计、装置规范及测试认证等多维度综合考量 ，以确保电缆在火灾中坚持电路完整性、镌汰有毒烟雾释放 ，并延缓火势伸张。以下是详细设计要领及行业案例：
一、质料选择：阻燃与低烟无卤是焦点
1. 绝缘与护套质料
阻燃质料：
原理：以氢氧化铝（Al(OH)?）、氢氧化镁（Mg(OH)?）为阻燃剂 ，燃烧时吸热剖析（Al(OH)?→Al?O?+3H?O） ，同时天生致密炭层阻遏氧气。
优势：燃烧时烟密度（D?）≤50（GB/T 17651） ，毒性指数（ITC）≤5（IEC 60754-2） ，切合RoHS 2.0要求。
缺陷：阻燃品级略低（需通过添加纳米蒙脱土等提升至UL 94 V-1级） ，本钱比PVC高30%~50%。
应用场景：地铁、机场、医院等职员麋集场合 ，如某地铁隧道接纳LSZH电缆 ，火灾时烟密度仅为PVC电缆的1/10。
原理：通过添加三氧化二锑（Sb?O?）、氯化石蜡等卤素化合物 ，燃烧时天生卤化氢（如HCl）抑制燃烧链式反应。
优势：阻燃品级高（UL 94 V-0级） ，本钱低（比低烟无卤质料低20%~30%）。
缺陷：燃烧时释放有毒烟雾（HCl浓度可达500ppm以上） ，不切合欧盟RoHS 2.0对卤素限值的要求。
应用场景：暂时布线、低本钱修建（如客栈、车库） ，但需远离职员麋集区域。
含卤阻燃（PVC）：
低烟无卤阻燃（LSZH）：
陶瓷化阻燃质料：
原理：在高温（650℃~1000℃）下 ，质料外貌形成致密陶瓷层（硬度≥6H） ，阻遏热量和氧气。
优势：耐火时间可达180分钟（GB/T 19216.21） ，远超通俗阻燃电缆的90分钟。
应用场景：消防装备供电线路、核电站清静系统 ，如某核电站接纳陶瓷化硅橡胶绝缘电缆 ，通过1.5小时耐火试验（950℃火焰+机械攻击）。
2. 屏障与填充质料
屏障层：
选用镀锡铜丝编织屏障（笼罩率≥85%） ，而非铝箔屏障（易熔化） ，以避免火灾中电磁滋扰导致装备误行动。
案例：某数据中心接纳镀锡铜丝屏障+LSZH护套电缆 ，火灾时信号传输误码率≤10?? ，包管应急指挥系统稳固运行。
填充质料：
阻止使用聚丙烯（PP）等易燃填充绳 ，改用玻璃纤维绳或陶瓷化填充条 ，以提升电缆整体阻燃性。
案例：某高层修建电缆井因使用PP填充绳 ，火灾中电缆迅速燃烧并引燃周边装备 ，改用玻璃纤维填充后通过GB/T 19666-2019耐火试验。
二、结构设计：多层防护提升耐火能力
1. 分相阻燃结构
原理：每根导体自力包裹阻燃层（如LSZH+陶瓷化涂层） ，再统一挤包外护套 ，避免单相短路引发全缆燃烧。
优势：耐火时间比古板结构提升50%（如从90分钟延伸至135分钟）。
案例：某化工企业接纳分相阻燃电缆 ，在1000℃火焰中一连供电120分钟 ，包管消防泵正常运行。
2. 矿物绝缘（MI）结构
原理：以氧化镁（MgO）为绝缘质料 ，铜护套为外层 ，形成不燃、耐高温（1083℃）的刚性结构。
优势：耐火极限达3小时（BS 6387 CWZ级） ，且无有毒烟雾释放。
缺陷：弯曲半径大（≥6D）、重量重（是通俗电缆的3倍） ，装置本钱高。
应用场景：石油平台、高层修建竖井 ，如迪拜哈利法塔接纳MI电缆为应急照明供电 ，通过3小时耐火认证。
3. 柔性防火电缆结构
原理：在导体外绕包云母带（耐温≥800℃） ，再挤包LSZH护套 ，兼顾柔韧性与耐火性。
优势：弯曲半径≤4D ，可顺应频仍移动场景（如机械人手臂、舞台灯光）。
案例：某汽车工厂接纳柔性防火电缆 ，在-40℃~180℃温循试验中通过1000次弯曲无开裂 ，知足ISO 6722-3标准。
三、装置规范：细节决议防火效果
1. 电缆敷设方法
阻止麋集堆放：电缆桥架内填充系数≤50% ，避免热量积累引发连锁燃烧。
案例：某数据中心电缆桥架因填充系数达80% ，火灾中电缆在10分钟内所有销毁 ，改用分层敷设（每层填充系数≤40%）后通过1小时耐火试验。
接纳防火隔板：在电缆桥架、竖井中每隔2米设置防火隔板（耐火极限≥1小时） ，阻断火势笔直伸张。
案例：某高层修建电缆竖井因未设置防火隔板 ，火灾中火焰沿电缆伸张至20层 ，改用硅酸钙板阻遏后通过GB 23864-2009防火测试。
2. 讨论与终端处置惩罚
选用防火讨论盒：接纳不锈钢或陶瓷材质 ，内部填充防火泥（耐温≥1000℃） ，避免讨论过热引燃电缆。
案例：某风电场电缆讨论因未使用防火盒 ，在短路故障中引生气灾 ，改用陶瓷讨论盒后通过IEC 60502-4耐火试验。
终端密封处置惩罚：使用热缩管+密封胶关闭电缆终端 ，避免水分和氧气侵入导致绝缘老化。
案例：某化工厂电缆终端因密封不良 ，在湿润情形中绝缘电阻下降至0.5MΩ ，引发泄电事故 ，改用双层热缩管密封后绝缘电阻恢复至1000MΩ。
四、测试认证：验证防火性能的“金标准”
1. 国际/海内标准
阻燃测试：
UL 94：笔直燃烧（V-0/V-1/V-2级）、水平燃烧（HB级）。
IEC 60332-3：成束电缆笔直燃烧（A/B/C/D类 ，对应电缆直径≥13mm/7mm/3mm/1mm）。
耐火测试：
GB/T 19216.21：火焰温度950℃±40℃ ，一连供电时间90分钟/120分钟/180分钟。
BS 6387：CWZ级（火焰+攻击+喷水）、X级（火焰+机械攻击）、Y级（火焰+喷水）。
低烟无卤测试：
IEC 60754-1：卤酸气体释放量（HCl≤0.5%）。
IEC 61034-2：烟密度（D?≤50）。
2. 第三方认证
优先选择通过UL、T?V、CQC等机构认证的电缆型号 ，阻止使用“无标”产品。
案例：某企业采购未认证电缆 ，在消防验收中被检测出烟密度超标（D?=80） ，导致项目延期3个月并�？�50万元。
五、行业案例与最佳实践
1. 地铁隧道电缆防火设计
需求：耐火时间≥90分钟、烟密度≤50、无有毒气体释放。
计划：
选用“陶瓷化硅橡胶绝缘+镀锡铜丝屏障+LSZH护套”结构。
电缆桥架内填充系数≤40% ，每2米设置硅酸钙板防火隔板。
讨论接纳陶瓷讨论盒+防火泥密封。
效果：通过GB/T 19216.21 90分钟耐火试验 ，火灾时烟密度仅为PVC电缆的1/15 ，包管旅客清静疏散。
2. 石油平台电缆防火设计
需求：耐火时间≥180分钟、耐海水侵蚀、抗机械攻击。
计划：
选用矿物绝缘（MI）电缆（氧化镁绝缘+铜护套）。
终端接纳不锈钢讨论盒+环氧树脂密封。
敷设时弯曲半径≥6D ，阻止机械损伤。
效果：通过BS 6387 CWZ级耐火测试（火焰+攻击+喷水） ，在北海油田运行10年无故障。
3. 数据中心高速数据电缆防火设计
需求：低烟无卤、耐高频信号传输、柔韧性好。
计划：
选用“发泡XLPE绝缘+铝箔屏障+LSZH护套”结构。
填充质料为玻璃纤维绳 ，阻止易燃PP填充。
通过IEC 60332-3-24成束燃烧测试（D类 ，电缆直径≤3mm）。
效果：支持40Gbps数据传输 ，火灾时烟密度≤30 ，误码率≤10??? ，知足ANSI/TIA-568-C.2标准。
总结
设计平行电缆防火性能需遵照以下原则：
质料优先：选用低烟无卤、陶瓷化或矿物绝缘质料 ，阻止含卤阻燃剂。
结构强化：接纳分相阻燃、矿物绝缘或柔性防火结构 ，提升耐火时间。
装置规范：控制敷设密度、设置防火隔板、密封讨论终端 ，阻断火势伸张。
测试认证：通过UL 94、GB/T 19216.21等标准测试 ，确保性能达标。
示例：某化工企业新建项目电缆防火设计：
系统电压：10kV ，耐火时间要求120分钟。
计划：
选18/30kV陶瓷化硅橡胶绝缘电缆（耐火时间135分钟）。
电缆桥架填充系数≤45% ，每1.5米设置硅酸钙板隔板。
讨论接纳陶瓷讨论盒+防火泥密封 ，终端用双层热缩管关闭。
通过GB/T 19216.21 120分钟耐火试验及IEC 60754-1低烟无卤认证。
通过科学设计 ，可降低火灾中电缆引发的二次灾难危害（如短路、有毒烟雾中毒） ，包管职员生命清静及要害装备一连运行。
相关内容