姚广
中国电力工程顾问集团东北电力设计院有限公司 吉林长春 130021
摘要:在发电厂的设计当中，电缆的防火对保障电厂的安全运行非常重要，本文针对阻燃电缆和耐火电缆的特性及国内外标准分别进行介绍分析，并提出阻燃电缆和耐火电缆在发电厂中的应用范围，供发电厂在电缆选择时参考。
关键词:阻燃电缆;耐火电缆;特性;应用
1前言
电缆的防火在发电厂中占有重要的地位，电力电缆着火可能会导致电力系统供电中断并产生重大的经济损失。因此在发电厂这类有大量电气设备及大量电缆密集敷设的场所应采用阻燃电缆阻止火势蔓延，同时采用耐火电缆保证重要回路在一定时间内可以持续供电。在发电厂电气设计中，需要对阻燃电缆及耐火电缆的概念进行明确分辨，对二者的结构及特性有一定的了解，才能根据供电要求正确设计选用这两种电缆。
2 阻燃电缆和耐火电缆的特性
2.1 阻燃电缆
阻燃电缆是指：试样在规定条件下被燃烧，在撤去试验火源后火焰在试样上的蔓延仅在限定范围内，具有阻止或延缓火焰发生或蔓延能力的特性。其英文名称为：Flame (Fire) retardant cable。它的根本特性是：在火灾的情况下可能会被烧坏而不能运行，但是可以阻止火势的蔓延。通俗来说，电缆一旦失火，其能够把燃烧限制在一定的范围内，不产生蔓延，可以保护其他的设备不受到火灾波及，从而避免造成更大的损失[1]。
(1)阻燃电缆的结构
电缆的基本结构包含导体、绝缘、护层三大部分。阻燃电缆的结构和普通电缆的不同是：阻燃电缆的绝缘层、护套、外护层以及中间的辅助材料（包带及填充）全部或部分采用阻燃材料。阻燃电缆结构示意图见图1。
图1 阻燃电缆结构示意图
(2)阻燃电缆的标准
阻燃电缆的国内标准为GB/T 19666-2005 《阻燃和耐火电线电缆通则》。阻燃电缆的国内试验标准为GB/T 18380 《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧实验》。与其对应的国外标准为IEC 60332 《Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions》。
(3)阻燃电缆的分类
根据电缆阻燃材料的不同，阻燃电缆分为含卤阻燃电缆及无卤低烟阻燃电缆两大类。其中含卤阻燃电缆的护层及绝缘材料中包含PVC，其具有良好的阻燃特性。但PVC含有氯归属卤素，在电缆燃烧时会释放大量的浓烟和含有HCl（氯化氢）生成物的气体，对人体有窒息和毒性危害。它联同电缆燃烧析出气体中的CO（一氧化碳），在火灾中对周围人们造成伤害，并且会妨碍消防灭火。而无卤低烟阻燃电缆的护层及绝缘材料全部或部分采用的是不含卤的交联聚乙烯（XLPE）阻燃材料，这种材料不仅具有更好的阻燃特性，而且在电缆燃烧时没有卤酸气体放出。电缆在燃烧时的发烟量小，产生的腐蚀性气体少，对周围电气设备及人身造成的危害较小，有利于灭火救援工作。这种电缆也被称为低烟无卤（Low-smoke, Zero-halogen，简称LSOH）电缆[2]。但是低烟无卤阻燃电缆的价格较普通阻燃电缆要贵，因此目前国内使用普通阻燃电缆的情况较多。
2.2 耐火电缆
耐火电缆是指：试样在规定火源和时间下被燃烧时能持续地在指定条件下运行的特性。其英文名称为：Fire resistant cable。它的根本特性是：电缆在燃烧条件下仍然能维持该线路一段时间的正常工作。通俗地讲，耐火电缆万一失火，会具有保持线路完整的能力，可以继续运行一段时间。因此耐火电缆与阻燃电缆相比较，主要区别是：耐火电缆可以在火灾发生时维持一段时间的正常供电，而阻燃电缆无法保证在火灾发生时维持供电。
(1)耐火电缆的结构
耐火电缆的结构和普通电缆基本相同，耐火电缆的导体采用耐火性能好的铜材质（铜的熔点为1083℃），在电缆的导体和绝缘层之间增加耐火层，耐火层通常由多层云母带绕包而成。耐火电缆按制造结构分为两大派系，即绕包挤出型和填充拉拔型。除MI（Mineral Insulated heating cable）矿物质绝缘电缆为填充拉拔型外，其余均为绕包挤出型[3]。耐火电缆的结构示意图见图2。
图2 耐火电缆结构示意图
(2)耐火电缆的标准
耐火电缆的国内标准与阻燃电缆相同，即GB/T 19666。耐火电缆的国内试验标准为GB/T 19216 《在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验》，与其对应的国外标准为IEC 60331 《Tests for electric cables under conditions-Circuit integrity》。另外，对于耐火电缆，还有英国的试验标准，BS 6387: 2013 《Test method for resistance to fire of cables required to maintain circuit integrity under fire conditions》和BS 8491: 2008 《Method for assessment of fire integrity of large diameter power cables for use as components for smoke and heat control systems and certain other active fire safety systems》[4]。
(3)耐火电缆的分类
耐火电缆的类别可以按照耐火温度等级分为A和B两类：A类耐火电缆的耐火温度为950-1000℃，B类耐火电缆的耐火温度为750-800℃。耐火电缆的类别如果按照绝缘材质可分为有机、无机两类：有机类耐火电缆通常有聚氯乙烯型和交联聚乙烯型两种，在国内用NHVV和NHYJV进行表示；无机类耐火电缆又称为矿物质绝缘型电缆或者氧化镁绝缘电缆，在国内用BTT表示，而国外用MI表示。
3 阻燃与耐火电缆在发电厂中的应用
3.1 阻燃与耐火电缆的选择标准
在发电厂的阻燃与耐火电缆选择时，应遵循GB 50217-2018 《电力工程电缆设计标准》及GB 50016-2014 《建筑设计防火规范》。
3.2 阻燃与耐火电缆在发电厂中的应用
在发电厂中，现今普遍使用阻燃电缆以保证发电厂的电力系统安全稳定运行。在发电厂内部敷设的电缆，可以选用阻燃C类，配合电缆敷设时在进出建筑物、跨区域、穿墙及楼板等处的防火封堵措施，可以满足发电厂中普通供电回路的防火要求。
而耐火电缆多用在发电厂的重要供电回路中，例如消防系统，包含消防报警设备（消防报警器、感温、感烟雾探测器），消防灭火设备（消防泵、消防喷淋泵），消防防火设备（防火卷帘门、排烟风机），消防疏散设备（应急照明、消防电梯）等。发电厂的保安电源系统是一些非常重要设备及保障事故停机的电源系统，也需要使用耐火电缆，包含柴油发电机、机组事故油泵等设备。另外，对于同一种功能的设备，例如一用一备的两台设备，如果电缆敷设在同一个路径中，为了保证同种功能的设备在发生火灾时不会同时停止运行，通常会将其中一个回路的电缆设计为耐火电缆，这样在电缆通道发生火灾时，至少有一台设备可以持续运行一段时间。
3.3 选用阻燃与耐火电缆时应注意的问题
(1)由于普通的阻燃电缆含有卤素，在燃烧的时候会释放卤酸气体，对人体会造成伤害且妨碍灭火工作，因此如果在成本允许的情况下，建议尽量使用无卤低烟的阻燃电缆来代替普通的阻燃电缆。
(2)无卤低烟的阻燃电缆与普通的含卤阻燃电缆相比，有低腐蚀性与低烟的优点，但是其电缆的机械性能会有所下降。因此在电缆敷设时要多加注意防止电缆损坏。
(3)动力电缆由于本身发热量大且有可能会被短路击穿，因此其相对于控制与信号电缆更容易发生火灾，在电缆敷设时，建议将动力电缆设置在控制与信号电缆的上方，且在控制与信号电缆上方设置盖板或罩壳，这样动力电缆的火灾就不易波及到控制与信号电缆。
(4)耐火电缆不是耐高温电缆，不能作为耐高温电缆使用。
(5)在电缆敷设时除非特殊情况，否则不要使用电缆接头，且应尽量减少接头数量，防止因接头处容易过热导致电缆发生火灾。
4 结论
在发电厂中，由于电缆发生火灾可能会导致全厂停机，将造成重大的损失，因此对于发电厂的电缆选择使用应予以重视。现今阻燃电缆与耐火电缆在发电厂中都有大量的应用，通过对阻燃及耐火电缆分别进行介绍，可以在发电厂电缆选择使用时有更明确的区分，为正确使用阻燃与耐火电缆提供认识基础。
参 考 文 献
[1] 陶晶，阻燃电缆和耐火电缆的结构、特性及选用，西北水电，2002.3
[2] 李熙谋，难燃与耐火电缆的选用辨析，电线电缆，1997.5
[3] 高占柱，阻燃、耐火电缆的性能及选用，电气与仪表安装，2011.5
[4] 杜毅威，民用建筑电缆的阻燃与耐火，建筑电气，2018.3
[5] 郑荔丹，阻燃耐火电缆国内外标准对呗，科技展望，2015.20