建筑电气防火设计中电线电缆的应用技术探析

2022-09-10

近些年的火灾年鉴显示, 在各种类型的建筑物火灾中, 电气火灾占据了相对较高的比例, 其中大部分是由电气线路故障引起的, 因此建筑的电气线路的防火安全问题备受关注。通常情况下, 建筑物内部的电气线路数量多、分布密度大、施工复杂隐蔽, 在设计施工过程中电线电缆存在的缺陷往往就埋下了火灾隐患。因此, 针对现阶段的各类建筑都要致力于健全防火设计, 确保把电线电缆的防火视为设计要点。依照特定的技术流程来设计电气线路防火有助于保持最基本的建筑物安全[1]。具体而言, 设计人员选择适当匹配电气线路和选择与之相应的敷设方式对整个建筑电气应当提升防火性能, 确保在最短的时间段里消除火情隐患, 保障居民的切身安全有着重要意义[1]。

一、建筑电线电缆的基本类型及燃烧性能

(一) 电线电缆的基本类型

最近几年, 建筑物内敷设的电线电缆从电线电缆的阻燃性、防火性方面, 可以划分普通电线电缆、阻燃电线电缆、耐火电线电缆。阻燃电线电缆是指具有阻燃性能的电线电缆, 即在规定的试验条件下, 电线电缆试样被燃烧, 在撤去火源后, 火焰在试样上的蔓延仅在限定范围内并且自行熄灭的特性[2], 具有的阻止或延缓火焰发生或蔓延的能力。耐火电线电缆耐火电线电缆是指产品具有耐火性能, 电线电缆的耐火性能是考察电线电缆在规定的火源和时间下燃烧时能持续地在指定状态下运行的能力, 即保持线路完整性的能力。阻燃电缆本身具备优良的阻燃特征, 可以防控火情蔓延, 电缆线设置了较高的燃点。与之相比, 耐火性电缆线具备更好的综合性能;即便电缆线已经开始燃烧, 那么内部线路仍然可以避免缺损的发生[2]。

根据阻燃、耐火机理, 阻燃电线电缆和耐火电线电缆可分为普通阻燃电线电缆、低烟低卤阻燃电线电缆、无卤低烟电线电缆、隔离型防火电缆和矿物绝缘电线电缆。不同类型的电缆燃烧性、耐火性、燃烧时的产烟性和毒害性分别如下:

(1) 普通阻燃电缆是利用含卤材料的阻燃聚氯乙烯电缆材料, 加入一定的阻燃材料组分制成的, 具有一定的阻燃性能, 还具有较优良的机械性能、电气性能。这种电线电缆在燃烧时会释放HCL有毒气体, 和大量烟气。

(2) 低烟低卤阻燃电缆是以聚氯乙烯树脂为基材, 配以特种高效阻燃剂、增塑剂、HCI吸收剂、抑烟剂及适当助剂的电缆材料作为绝缘和护套材料, 经过特殊加工工艺制成, 在燃烧时具有较好的阻燃性能, 且HCI有毒气体释放量和烟气释放量明显减少, 其机械性能也有所降低[3]。

(3) 低烟无卤阻燃电线电缆绝缘层采用普通的交联聚乙烯, 护套材料采用高阻燃性辐照交联物卤聚燃烃, 并通过辐照交联提高其阻燃性能、耐温等级、耐老化性能等, 此外辅以其他结构配合而成低烟无卤阻燃电缆。这种电线电缆具有优良的阻燃性能, 燃烧时分解出水和二氧化碳, 不产生明显的烟雾和HCL有毒气体, 因此非常有利于于火灾扑救、人员疏散, 应用前景非常广阔。

(4) 隔离型防火电缆是采用云母等作为绝缘材料的电缆, 通常由铜导体、矿物云母绝缘材料、金属护套、隔离型填充材料构成, 具有难燃、低烟无毒和耐火特性。

(5) 矿物绝缘电缆采用压缩的矿物粉作为绝缘材料, 通常有铜导体、矿物绝缘材料、铜或铜合金套管构成, 在火焰中具有不燃性能和无烟无毒和耐火性能[4]。

(二) 电线电缆性能分级

按照GB31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》中, 将原来电线电缆的阻燃级别从A、B、C、D改为A、B1、B2、B3四级。新的标准分级方法不仅通过电缆在受火条件下的火焰蔓延、热释放和产烟特性对电线电缆进行主分级, 还针对不同使用场所和用户需求还从电缆在受热条件下的产烟毒性、腐蚀性和燃烧滴落物/微粒等方面进行了附加分级。燃烧滴落物/微粒分为d0、d1、d2三级, 烟气毒性等级分为t0、t1、t2三级, 腐蚀性等级分为a1、a2、a3三级。相比旧的标准, 新标准在考量电线电缆的安全性能上要求更高, 更能反映电线电缆的整体阻燃性能, 分级标准更为合理。依据《电缆及光缆燃烧性能分级》标准, 传统的含卤阻燃电缆很难达到B1级, 隔离型阻燃电缆和经过改良后的满足原标准阻燃A级的低烟无卤辐照交联电缆 (WDZA) 满足新标准的B1级阻燃性能要求及附加分级标准。因此低卤低烟、无卤低烟电线电缆具有更好的耐火性与阻燃性特征, 更适合运用于现阶段的建筑设计中。

二、电线电缆选用的相关规范

大、中型的城市建筑物电气火灾频繁的现状也在客观上突显了电气防火设计的价值所在。在各种类型的建筑物中, 作为建筑物电气系统中的关键构件, 电线电缆应当具备优良的防火性能。在设计时, 设计人员需要密切关注现阶段的电气设计相应规定。建筑物类型、高度、规模、火灾危险性不同, 与之相关的电气线路防火设计也应体现差别。

目前我国尚没有国家标准对电线电缆的类型选择做出详细的规定。只在JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中有比较宽泛的规定;上海、重庆等地方标准《电线电缆防火设计规范》则先对建筑物按照建筑高度、使用性质、火灾危险性等建筑物的电气防火进行了分级, 然后对不同电气防火等级的建筑物给出了电线电缆的选型方案。《民用建筑电气设计规范》征求意见稿和《民用建筑电气防火设计规范》征求意见稿中都对不同类型的建筑物和场所的电线电缆的选用进行了较为详细的规定。

建筑物内的电线电缆分为消防设备专用的电线电缆和非消防设备的电线电缆。对于非消防用电线路的选型, JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中只规定:在一般工程中, 室内正常条件下, 可选用聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套的电缆或聚氯乙烯绝缘电线, 有条件时, 可选用交联聚氯乙烯绝缘电力电缆和电线;一类高层建筑以及重要的公共场所等防火要求高的建筑物, 应采用阻燃低烟无卤交联聚乙烯绝缘电力电缆、电线或无烟无卤电力电缆、电线。

《民用建筑电气设计规范》征求意见稿中则是采用GB31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》的分级方法, 对超高层建筑、公共建筑、地下建筑、避难层 (间) 等不同类型的建筑物和场所的电线电缆的燃烧特性、产烟毒性和烧滴熔物/微粒等级要求做了详细的规定, 针对不同的敷设方式, 也给出了电线电缆选择的标准。非消防电气线路选型如表1所示, 消防电气线路选型如表2所示。

《民用建筑电气防火设计规范》的征求意见稿中也做了电线电缆选型的规定, 相比JGJ/T16-2015《民用建筑电气设计规范》, 《民用建筑电气防火设计规范》的征求意见稿中, 对超高层建筑又按照高度进行了进一步的划分和明确了电线电缆的燃烧特性、产烟毒性和烧滴熔物/微粒等级。同一类型建筑物内的电缆和电线选用级别也有了一些差异。

三、具体的技术运用

(一) 选择合格的电线电缆类型

具体在选择不同规格的电线电缆时, 要求针对电线电缆的燃烧特性、产烟毒性和烧滴熔物/微粒等性能予以全面考虑, 应遵循以下原则:

(1) 应根据使用场所对线缆的毒性、烟密度、引发和传播火灾的可能性、人员疏散等影响因素选择日常用电负荷的配电线路、控制线路和电子信息系统线路的类型及敷设方式[5]。

(2) 应根据消防设备在火灾情况下持续工作时间要求, 选择消防电缆类型及敷设方式。

(3) 当无法获取满足需求的线缆时, 应选择能获取的最高等级的线缆。

在设计中应依照现行的规范, 选择适当的型号, 并于电线型号应当加以标注。在任何情况下, 设计人员都有必要反复查看特定的电缆线型号, 同时密切关注厂家的资质, 避免选购质量低劣的电线电缆。以此来消除设计阶段的隐患, 保证建筑物的电气线路安全[6]。

(二) 选择适当敷设方式

设计人员不仅有必要关注电线电缆的选购, 同时也不应当忽视后期进行的电缆敷设。具体在敷设建筑电线、电缆时, 应遵循以下原则:

(1) 按防火分区设置配电气设备和敷设配电线路。

(2) 大功率用电设备和重要负荷应单独回路配电。

(3) 不同类型的电线电缆应分开敷设。如消防配电线路与非消防配电线路应分开敷设, 电力线路、照明线路和自动报警系统线路应分开敷设。

(4) 根据电线电缆的不同使用需求和不同的敷设方式, 需要配合适当的防护措施。电缆在吊顶内敷设、并穿越防火分区时, 应选用燃烧性能为B1级及以上级别的电缆;若采用燃烧性能为B2级的电缆则应穿镀锌钢管或可挠金属电线导管。燃烧性能为B3级的电力线缆在穿硬质塑料管时只能敷设在不燃烧体内。如消防设备采用有机绝缘导线应穿金属导管或刚性塑料导管暗敷, 并敷设在不燃烧结构内, 且保护层厚度不少于30mm;无机绝缘导线可穿管明敷, 也可直接明敷。

(三) 设置完善的防火措施

消防负荷电缆与日常用电负荷电缆宜分槽敷设, 当电缆根数较少或敷设空间受限需共槽敷设时, 分界处应设防火隔断。

电缆桥架、封闭式母线、线槽安装时, 在穿越防火分区、沿竖井垂直敷设穿越楼板处、管线进出竖井处、电缆隧道、电缆沟、电缆间的隔墙处、穿越建筑物的外墙处、建筑物的入口处、或配电间、控制室的沟道入口处、电气装置与电缆沟之间进出线处均应进行防火封堵, 其耐火等级不能低于原有耐火等级。

(四) 设置保护装置和报警装置

应根据负荷性质及容量合理选用供配电系统的短路保护、过负荷保护、接地故障保护和过、欠电压保护等安全措施。当配出线路易发生漏电引发电气火灾时, 非消防负荷的配出线路应增设剩余电流式电气火灾监控探测器。对于消防设备的供电线路设置电气火灾监控探测器时, 其信号只用于报警而不应设置切断装置。

四、结束语

从防火设计的角度来讲, 设计人员如果能正确选用电缆与电线, 在布置电缆线时因地制宜, 选择合理的敷设和必要的防火措施, 就可以从根源上提升建筑物整体的防火性, 确保在萌芽状态中消除火情隐患。

摘要：作为建筑电气系统的基本构成, 电气线路的防火设计应当构成电气系统防火设计的核新和关键。由此电线电缆的正确应用有利于提升整体建筑的电气防火性能。本文在明确电线电缆产品性能和分级标准的基础下, 分析了我国关于电线电缆应用的规范现行规定及发展方向, 提出的完善电线电缆防火设计具体措施, 有利于实现全方位的电气防火设计。

关键词：建筑电气防火设计,电线电缆,应用技术