電纜絕緣及護套材料多為易燃性聚乙烯、聚氯乙烯、交聯(lián)聚烯烴、乙丙橡膠等,應(yīng)用時極易因短路、過熱、暴露于其他火源被引燃,燃燒中火焰將沿外層材料迅速蔓延傳遞至周邊設(shè)施與建筑物,相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,火焰沿電纜垂直線路方向的蔓延速度可達20m/min,同時伴隨大量熔溶融滴落物與毒性氣體的形成,造成不可估量的經(jīng)濟損失與人員傷亡[1-2]。鑒于電纜材料的易燃性及其火災(zāi)危險性,國內(nèi)外研究機構(gòu)開發(fā)了大量阻燃、防火產(chǎn)品與系統(tǒng)以提高電纜防火性能,抑制其表面火焰蔓延,如涂覆防火涂料,敷設(shè)防火電纜橋架、采用防火電纜、包覆阻燃或防火材料、電纜貫穿部位實施防火隔墻、封堵等措施,其中涂覆電纜防火涂料為具經(jīng)濟效益的方法。
1電纜防火涂料相關(guān)應(yīng)用規(guī)范
為提高電纜防火涂料保護的精準性與**性,不少國家在規(guī)范中對其應(yīng)用做出了規(guī)定與推薦。例如,日本規(guī)定在電纜隧道單每隔一段距離必須涂刷一定長度的防火涂料,防火隔墻兩側(cè)電纜也須涂覆特定長度防火涂料:俄羅斯對要害部位的電纜,不僅要求自身具有耐火性,還須涂覆防火涂料[5]我國能源部制定的GB50217-2018《電力工程電纜設(shè)計標準》規(guī)范了以下內(nèi)容:除通向主控室、廠區(qū)圍墻或長墻緊靠兩側(cè)不少于1m區(qū)段的所有電纜上施加防火涂料:阻燃電纜明敷時接頭兩側(cè)電纜各約3m區(qū)段宜采用防火涂料。Q/CHECC011-2004《水力發(fā)電廠電纜防火阻燃措施設(shè)計規(guī)范》明確提出將電纜防火涂料作為防火保護措施,以及可在阻火墻兩側(cè)不少于1m區(qū)段內(nèi)所有電纜涂刷防火涂料:阻火段若由防火槽盒構(gòu)成時,槽盒兩端1m區(qū)域電纜宜涂刷防火涂料;6~35kV電
力電纜接頭兩側(cè)各3m區(qū)段可涂刷防火涂料:電纜通過易燃、易爆等危險區(qū)域時可涂刷防火涂料。
2電纜防火涂料的性能評估標準
在防火及耐火性能評價方面,美國工廠聯(lián)合保險商協(xié)會頒布了FM-3971:2021《Fireprotectivecoatingsandwrapsforgroupedcables》,用于評價電纜涂料阻止火焰在其表面蔓延的能力,但并不涉及涂料保護電纜的能力,采用獲此認證的涂料保護的電纜多數(shù)仍需火災(zāi)后更換,類似標準還有IEEE1202:2006《Flametestingofcablesforuseincabletray》,ATSME84-21a:2021《Standardtestmethodforsurfaceburningcharacteristicsofbuildingmaterials》等,而國際上電纜火災(zāi)評級領(lǐng)域認可度高的標準為國際電工委員會(InternationalElectrotechnicalCommission)頒布的IEC60331系列,建議基于IEC60331-21:1999《Testsforelectriccablesunderfireconditions-Circuitintegrity-Part23:Proceduresandrequirements-Cablesofratedvoltageuptoandincluding0,6/1,0kV》或IEC60331-23:1999《Testsforelectriccablesunderfireconditions-Circuitintegrity-Part23:/Proceduresandrequirements-Electricdatacables》要求,采用IEC60331-11:1999和AMD1:2009《Testsforelectriccablesunderfireconditions-Circuitintegrity-Part11:Apparatus-Firealoneataflametemperatureofatleast750℃》規(guī)定的檢測設(shè)備對電纜涂料進行各項防火性能測試.如IEC60331-21:1999要求檢測在通有電流的高壓電纜上進行,具電纜需連續(xù)暴露于低溫度為700℃的火焰中,因電纜損壞造成電路故障時,則被認為未通過檢測。另外IEC60332-3-22:2018也可用于評估涂料保護下成束電纜的火焰蔓延情況,測試時控制室內(nèi)電纜下部暴露在20kW燃氣燃燒器中,總時間為40min,火焰暴露后對電纜進行監(jiān)測,以確保其在短時間內(nèi)自熄,測試后檢查電纜,確定其受損程度,試驗極限要求設(shè)定在火焰沖擊上方2.5m處:我國GB28374-2012《電纜防火涂料》對電纜防火涂料的術(shù)語和定義、一般要求、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、標志、包裝、運輸和儲存進行了詳細規(guī)定,根據(jù)GB/T18380.32-2022《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗第32部分:垂直安裝的成束電線電纜火焰垂首蔓延試驗AFR類》進行防火性能相關(guān)測試。
由此可知,目前針對電纜防火涂料的配方設(shè)計及優(yōu)化多圍繞合成新型協(xié)效填料、包覆處理易吸潮防火組分、引入表面活性劑等助劑,提升涂料防火性能、改善耐候性、抑制燃燒煙氣毒性。