电缆、电线的耐热性、耐火性、不燃性绝缘

无法想象没有有线和有线通信的现代世界，顺便说一句，其数量在不断增长。各种电缆的高密度电缆绝缘条件并不总是理想的，增加了火灾的风险。例如，美国每年因电缆起火引起的火灾，给该州经济造成约60亿美元的损失。因此，制造不会蔓延燃烧的可靠耐火电缆和电线的问题变得越来越紧迫。

所以，电缆的防火安全性是由以下五个指标决定的：

非传播燃烧

燃烧的非传播性被理解为电缆在火焰停止后立即自熄的能力。该指标可以在火焰结束后沿被火损坏的电缆长度进行量化。

烟雾光密度

实验电缆样品燃烧期间空间中介质的最大比光密度表征了此类电缆在燃烧期间的烟雾特征水平。该参数反映了如果打开此类电缆，烟雾在受火灾影响的房间内传播的速度。这对于确定灭火条件很重要。

除气产品的腐蚀活动

脱气产物的腐蚀性越高，火灾损失越大。气体释放产物具有高腐蚀性，被火覆盖的房间内的电气设备被毁坏。定量地，该参数由以下物质的释放量决定：氯化氢、溴化氢、二氧化硫等。 - 来自此类活性产品的数量。

气体毒性

通常，气体排放物的毒性会导致火灾事故和人员伤亡。这些有毒产物主要有：氨、一氧化碳、氰化氢、硫化氢、二氧化硫等。

防火性能

耐火电缆在明火的影响下仍能保持其特性，该指标是随时间计算的——从 15 分钟到 3 小时——在此期间耐火电缆可以继续工作。

电缆绝缘和防火

电缆的防火安全性主要取决于其绝缘和保护涂层的材料，以及电缆的设计。用于生产绝缘材料的聚合物材料具有以下防火安全参数：

• 易燃;

• 氧指数；

• 产烟系数；

• 除气产品的腐蚀活动；

• 燃烧产物的毒性。

易燃

根据 GOST 12.1.044-89，材料的可燃性被表征，即它们的燃烧能力。材料不同：不可燃、难燃和可燃。

不燃材料一般不能在空气中燃烧。不燃物质遇空气能自燃，但一旦移开火源，就不能自行继续燃烧。

易燃材料具有自燃能力，在火源移开后仍可继续燃烧，这里重要的是，可燃性的定量指标往往不能完全表明电缆的防火安全性。

氧指数

为了在测试过程中更准确地评估材料的可燃性，使用了“氧指数”，它等于氮氧混合物中氧气的最小体积，在该体积下，给定材料可以稳定燃烧地方。氧指数小于21表明该材料具有可燃性，即这种材料即使在移去火源后仍能在空气中燃烧。

产烟系数

如上所述，烟雾系数反映了材料在试验室或室内燃烧过程中烟雾的光密度。该参数是通过光度计记录由于光线穿过充满烟雾的空间而导致的照明衰减来确定的。例如，美国国家标准局定义了两种烟雾比率：阴燃和燃烧。针对不同材料确定最大烟雾光密度：

除气产品的腐蚀活动

根据IEC推荐的氯化氢、溴化氢、硫氧化物和氟化氢的含量，评价脱气产品的腐蚀性。为此，使用已知的分析方法，将样品在燃烧室中加热到 800°C 的温度 20 分钟。

燃烧产物的毒性

通过燃烧过程中释放出的有毒气体，如：一氧化碳、二氧化碳、氯化氢、氟化氢、溴化氢、氧化硫、氧化氮和氰化氢等有毒气体的多少，来评价燃烧产物的毒性程度。材料加热到 800°C 的温度。众所周知的事实：主要在电缆行业中，PVC 绝缘材料、橡胶和聚乙烯用于绝缘。

PVC化合物由于其化学结构是最不易燃的材料，分子中没有双键，只有氯原子。

发生火灾时，聚氯乙烯会分解并释放出氯化氢，从而阻止火势蔓延。但与水或蒸汽作用时，氯化氢会变成盐酸，具有很强的腐蚀性。此外，氯化氢对人体有危害，因此PVC在生产防火、耐火电缆的绝缘材料中的使用受到限制。

提高耐火性和耐热性

通过向 PVC 添加抑制剂，可以提高其耐火性。因此，磷酸盐增塑剂、阻燃剂、填料的引入降低了 PVC 化合物的可燃性。同时，发生火灾时的气体排放也会减少，因为抑制剂会结合氯化氢，使其以非易燃房间的形式沉淀。

聚乙烯更易燃，为了使聚乙烯绝缘不燃，在其中添加了阻燃剂，有助于基于改性成分的聚乙烯绝缘的自熄。最常见的解决方案是三氧化二锑和氯化石蜡的混合物，因此与 PVC 相比具有优势 - 减少气体排放、降低毒性和对人的危险。

至于橡胶绝缘，橡胶是最不易燃的。 氯丁橡胶，被广泛用作电缆护套材料。最耐火的橡胶是硅橡胶、氯磺化或氯化聚乙烯（“hypalon”）和其他橡胶类聚合物。

以四氟乙烯等含氟聚合物为基础的聚合物由于氧指数高、蒸发​​量低而具有很高的阻燃性，但在电缆护套温度超过 300°C 时，此类材料会变得有毒，对人体有害，还会腐蚀电气设备。

浸渍纸绝缘和铝护套电缆是最早的耐火电力电缆。

TsAABnlG、AABnlG品牌成束高压电缆不蔓延燃烧，护套能承受20分钟的明火暴露，即该电缆的耐火性能已在试验中得到证实。

它们的保护罩结构复杂：一对镀锌钢带和保险杠下方的玻璃纤维垫。此外，外壳、铠装和金属屏蔽层的存在提供了耐火性，这有助于提高电缆的质量和耐火性，即使是塑料绝缘也是如此。

当要求电缆具有阻燃性时，则使用扇形或圆形铜或铝导体的 PVC 绝缘铠装电缆。在与馅料绞合在一起的芯子上，加上一卷聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚丙烯条带，它们之间有间隙排列。

施加条带后，通过挤压制成自熄性聚乙烯绝缘带。接下来，应用一条带间隙的半导体电缆纸，然后是一对 0.3 至 0.5 毫米厚的钢带，形成铠装。上部皮带覆盖下面皮带的间隙。主体由厚度为 2.2-2.4 毫米的低易燃性 PVC 混合物制成。

因此，与胶带结合的护套在成束敷设时完全满足 AVBVng 和 VBVng 电缆的阻燃要求，尽管采用普通 PVC 覆盖层。

耐火电缆的一些有用的解决方案是在芯上铺上玻璃云母条。这种防火屏障与 PVC 化合物一起确保电缆护套长期抵抗火焰的作用；它们用于电压高达 6 kV 的电缆中。

燃烧时不释放卤化氢的配方，如添加阻燃剂和矿物填料的交联聚乙烯，最适合用于电缆防火。

此外，有时会在电缆护套上喷涂或刷涂含有不燃成分的水性乳胶漆和油墨，以对电缆提供额外的保护。该层的厚度约为 1.5 毫米，而电缆的载流能力仅降低 5%。

KNMSpZS、KNMSpN、KNMSS、KNMS2S等矿物绝缘钢护套耐热电缆应用广泛。在这里，电线被包裹在合金或不锈钢的护套中。芯和壳之间的绝缘由氧化镁或方镁石制成。