消防配电线路在受火条件下的可靠性研究

a. 燃烧试验在应急管理部四川消防研究所国家防火建筑材料质量检验检测中心进行，采用由计算机控温的卧式耐火炉（如图1所示），燃料为煤油，电缆敷设在支架上，在炉内四面受火，试验所用升温曲线按图2所示的建筑纤维类火灾升温，试验炉内温度及压力符合GB / T 9978.1 - 2008《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》的相关规定。

b. 试验炉内用于温度和压力测量的仪器设备，其数量、布置方式及测量要求符合GB / T 9978.1 - 2008和GB / T 9978.6 - 2008《建筑构件耐火试验方法 第6部分：梁的特殊要求》的相关规定。

c. 试验将普通电力电缆、相同云母带不同层数绝缘的有机绝缘类耐火电缆、氧化镁绝缘耐火电缆、柔性矿物绝缘类耐火电缆和同结构不同规格型号的电缆等在建筑纤维类火灾升温条件下对比试验后线路的完整性。

d. 所有试验电缆长度均约5.5 m，受火长度约4 m；在试验炉内明敷（如图3所示），用包覆有耐火棉的试验支架支撑，防止电缆受自重而弯曲；试验支架用两根包覆有耐火棉的钢柱支撑，防止试验支架受火后弯曲。所有电缆均加0.5 A白炽灯负载，其中5 ^# RTTZ - 0.6 / 1 kV - 5 × 16与12# HTGD - FLECTRZCAL - CABLE 0.6 / 1 kV - 3 × 10 + 1 × 4两种电缆各加载30 A负载柜做带载试验（如图4所示），由90 A电子稳压电源供电。

a. 电缆试样安装完成后，为电缆加220 V电压和与负载相对应的电流。

b. 检查试验炉内热电偶并记录其初始温度。

c. 所有测量仪器开始工作，同时试验炉按照图2规定的建筑纤维类火灾升温曲线进行升温，直到所有电缆失效或试验时间到180 min，终止试验。

本文试验所采用的失效判定方式遵循目前行业通常采用的判定方式，即参考GB / T 19216.21 - 2003《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验 第21部分:试验步骤和要求 —— 额定电压0.6 / 1.0 kV及以下电缆》进行失效判定，出现下列情形之一即可判定为该电缆的失效点：① 试验期间，熔断器熔断或断路器断开。② 试验期间，白炽灯或负载柜指示灯熄灭。

试验过程中，进行如下测量与记录：① 耐火炉内温度，每隔1 min测量一次并记录，绘制实时曲线；试验炉内升温条件按GB / T 9978.1 - 2008的规定执行。② 记录电缆正常运行时间。

燃烧试验从13：50开始至16：25最后一根试验电缆失效，试验结束后移开耐火炉上盖，确认炉内耐火支架完好，试验电缆未因自重弯曲，保持完整，如图5所示。对试验数据进行统计与整理，如表1所示。

a. 带载燃烧试验进行约46 min时，电子稳压器跳闸。现场分析认为：载流电缆在受火状态下产生很高的无序尖峰电流，致使电子稳压器跳闸，再合闸即跳，后改用白炽灯组继续做试验。表1中失效时间是电缆带电阻箱 + 白炽灯组试验的总时间。

b. 5 ^# RTTZ - 0.6 / 1 kV 5 × 16型柔性耐火电缆与12 ^# HTGD - FLECTRZCAL - CABLE 0.6 / 1 kV 3 × 10 + 1 × 4柔性耐火电缆各加30 A电流，由90 kVA电子稳压器供电。耐火炉13：50点火，13:57测量两根电缆电压值，14:36测量两根电缆电流值，如表2所示。

由表1、表2数据可知：

a. 12 ^# 电缆比5 ^# 电缆截面积小，电压降反而小于5 ^# 电缆。如果两根电缆为等截面积，12 ^# 电缆的电压降会更小，电流降也优于5 ^# 电缆。

b. WDZN-YJY型有机绝缘类耐火电缆的耐火时间与云母带的质量有直接关系，与绕包的层数关系不大。导体绕制3层云母带与绕制1层和2层云母带的电缆，并未因层数增加而延长耐火时间。

c. 各种规格的RTTZ型耐火电缆，其耐火性能取决于云母带的性能和质量，与截面积无关。合成云母（亦称氟金云母）用于950 ℃及以上耐火电缆，金云母用于750 ℃耐火电缆，白云母用于600 ℃及以下耐火电缆。除此之外，还与云母带制造质量有关，质量不好则不能满足耐火要求。

d. 带接头的BTTZ型耐火电缆，在几次受火实验中均表现不佳。

本文通过对5次燃烧试验结果数据进行分析和研究，总结如下：

a. 消防配电线路敷设在耐火电缆槽盒（符合GB 29415 - 2013《耐火电缆槽盒》）内，其安全性普遍高于明敷的各型电缆。

b. 750 ℃、1.5 h的有机绝缘耐火电缆敷设在F1型耐火电缆槽盒（950 ℃、1.5 h）内，可以为火灾时需要工作3 h的消防设备安全可靠供电。

耐火电缆槽盒内敷设有机绝缘电缆在受火温度950 ℃ 时的基本规律如下：① F1耐火电缆槽盒 + 750 ℃、1.5 h的有机绝缘耐火电缆可为火灾时工作3 h的消防设备供电；② F2耐火电缆槽盒 + 750 ℃、1.5 h的有机绝缘耐火电缆可为火灾时工作2 h的消防设备供电；③ F4耐火电缆槽盒 + 750 ℃、1.5 h的有机绝缘耐火电缆可为火灾时工作1 h的消防设备供电；④ F4耐火电缆槽盒 + B3级普通电缆，耐火时间约30 min。①～④项中耐火电缆槽盒应为金属封闭电缆槽盒内衬岩棉和防火板，有机绝缘电缆的云母带应采用金云母或复合云母带的合格产品。

c. 在5次燃烧试验中，750 ℃、3 h的氧化镁绝缘耐火电缆与950 ℃、3 h的柔性矿物绝缘耐火电缆都没有通过完整的3 h试验时间。因此，不能说明哪种产品更有优势，但带接头的氧化镁绝缘耐火电缆表现较差。

d. 某澳标（AS / NZS 3013：2005）耐火电缆在第3 ~ 5次试验中耐火性能优于其他各型电缆：通过了第3次全程试验3 h；第4次带实载试验（30 A），虽然电源出现问题终止试验，改带白炽灯负载，与带载的BTTZ相比，优势明显；第5次试验用的美标电缆导体为多股软线经特殊处理，是试验品，表现比之前所用美标电缆相差较大。

e. 5次燃烧试验中，共有十几家企业提供的产品进行了试验，由试验数据可知同型号的电缆产品质量有很大差别，如某WDZN - YJY型750 ℃、90 min电缆不加保护直敷在耐火炉内，在500 ℃左右温度下就失效，而同为WDZN - YJY型750 ℃、90 min的其他电缆不加保护直敷在耐火炉内，却能在950 ℃受火条件下工作70～95 min。

f. 按国内试验标准取得合格证书的耐火电缆与通过澳大利亚试验标准的耐火电缆差距较大，有必要制定新的耐火电缆测试方法或标准。