1.绪论

1.1电缆阻燃性能的重要性

电线电缆是生产和生活中重要的基础设施。随着国民经济和电力工业的快速发展，电线电缆的使用量大幅上升。电线电缆在正常运行中由于老化、短路等问题会带来火灾危险性[2-3]。据消防部门统计，电气火灾中由电线电缆引起的火灾占50%以上（详见图1.1.1），而城市火灾中有三分之二以上是由于电线电缆燃烧蔓延造成的[4-5]。

图1.1.1

1.2电缆燃烧试验的意义

电线电缆的燃烧试验对于保障电线电缆安全工作、防止电线电缆火灾事故发生至关重要。关于电线电缆燃烧试验的国内外标准种类繁多，体系结构也较为复杂[5-6]。

2.背景介绍

2.1阻燃电缆的概念

阻燃(flame retardance) ：在规定条件下，试样被燃烧，在撒去火源后，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，所具有的阻止或延缓火焰蔓延的性能。

阻燃电线电缆：难以着火并具有阻止或延缓火焰蔓延能力的电线电缆。通常指能通过 GB/T 18380.3(等同IEC 60332-3)试验合格的电线电缆。

2.2阻燃电缆的市场地位

由于普通电线电缆燃烧时会蔓延扩大火势，造成重大火灾，而阻燃电缆具有难以着火并具有阻止或延缓火焰蔓延能力。因此，近年来阻燃耐火电缆得到了广泛的使用，产品被各行业所使用，比例越来越大，我国不少电缆企业开发生产阻燃耐火电缆，并出口到国外市场，了解不同区域对于线缆要求的差别十分重要。

2.3阻燃电缆标准的主要技术指标

阻燃电缆标准及等级电缆涉及火灾安全的主要技术指标是CO2电缆的阻燃性、烟雾的密度和气体的有毒性。

2.4欧洲和美国防火标准的不同着重点

美国防火标准较关注前两个技术标准，但是欧洲对火灾安全有着完全不同的观点。

美国传统的概念认为：火灾的根源在于一氧化碳（CO）毒气的产生以及其后的燃烧过程中CO转化为CO2的热释放，因此，控制燃烧过程中的热释放量可减少火灾的危害。

美国UL的CMR级安全标准UL1666模拟了多根电缆垂直敷设于通风竖井中的燃烧情况，对电缆的阻燃性能提出更高的要求，另外美国UL的CMP级安全标准UL910涉及水平隧道中进行的燃烧试验，在欧洲标准中没有这方面的内容。美国是最大的电线电缆市场，现在国内很多企业接到美方的标书，要求按美国UL标准为其生产产品。

而欧洲传统以来深信：在燃烧中产生的卤酸（HCL）释放量、气体腐蚀性、烟雾浓度及气体毒性是决定人们能否安全脱离火灾现场的主要因素。

2017年7月起，所有进入欧美境内的电线电缆产品的各项性能要求均需达到EN 50575-2014认证标准，通过CPR线缆产品阻燃等级评估、获得DOP性能声明。

这一标准的涵盖范围包括了：电力电缆、控制和通信电缆、对称电缆和具有金属导体的同轴电缆、光纤电缆等。

与以往相比，此次欧盟实施的CPR法规有两大特点。

1.由指令性变强制性。以往欧盟的建筑产品使用CPD指令来协调建筑产品标准，CPD指令主要以指引劝导为主，有方向性，但并非强制执行。若企业依规执行固然好；若企业不执行，也能照常生产经营，不受影响。长此以往，产品质量整体水平仍然难以得到充分的保证。而现在实施的CPR法规为强制性法规，若不执行，则企业产品被禁止进入欧盟市场，这对企业而言有了较大的约束力。

2.此次实施的CPR法规首次正式把室内用的电力、通讯、控制电缆纳入建筑法规中，要求电缆的防火性能和有害物质的释放都必须符合欧盟标准。这对于生产室内线缆产品的企业而言，是前所未有的新挑战。

2.5我国电线电缆阻燃耐火的国家标准

我国电线电缆阻燃耐火的国家标准都已等同采用IEC(国际电工委员会) 标准,如GB/T 18380-2001《电缆在火焰条件下的燃烧试验》等同采用了IEC 60332-3:1992;GB/ T19216-2003《电线电缆耐火特性试验方法》) 等同采用了IEC60331-21:1999; GB/T17651 - 1998《电缆成光缆在特定条件下燃烧的烟密度的测定》等同采用IEC61034:1997 。目前IEC60332-3:1992 标准已颁布新标准IEC 60332-3:2000《在火焰条件下的电缆测试》,欧洲国家已按照新的标准执行。

目前电缆行业主要依据GB/T19666：2005 阻燃和耐火电线电缆通则中有关无卤、低烟、阻燃和耐火等特性的试验方法和性能要求均采用下列最新国际标准：

IEC 60331：1999 在火焰条件下电缆或光缆的线路完整性试验；

IEC 60332：2000 电缆或光缆在火焰条件下的燃烧试验；

IEC 60754：1997 取自电缆或光缆的材料燃烧时释放气体的试验方法；

IEC 61034：1997 电缆或光缆在特定条件下燃烧的烟密度测定。

根据住房和城乡建设部建标《关于印发〈2009年工程建设标准规范制订、修订计划〉的通知》（建标[2009]88号）要求，由公安部沈阳消防研究所会同有关单位正在制定中的《民用建筑电气设计防火规范》对通信电缆阻燃防火方面提出了新的要求。

3各阻燃体系标准的对比

3.1各个标准的测试要求[7-12],详见表3.1.1。

3.2 CPR阻燃标准[7][10]，详见表3.2.1。

3.3 UL阻燃标准

UL阻燃标准有CMP级、CMR级、CM级、CMG级和CMX级。

CMP级（送风燃烧测试/斯泰钠风道实验）这是UL防火标准中要求最高的电缆，适用安全标准为UL910，烟密度要求的峰值最大为0.5，平均密度值最大为0.15。这种CMP电缆通常安装在通风管道或空气处理设备使用的空气回流增压系统中，被加拿大和美国所认可采用。符合UL910标准的FEP/PLENUM材料，阻燃性能要比符合IEC60332-1及IEC60332-3标准的低烟无卤材料的阻燃性能好，燃烧起来烟的浓度低。

CMR级（直立燃烧测试）这是UL标准中商用级电缆，适用安全标准为UL1666，没有烟密度规范，一般用于楼层垂直和水平布线使用。

CM级（垂直燃烧测试）适用安全标准为UL1581 ，没有烟密度规范，一般仅应用于同一楼层的水平走线，不应用于楼层的垂直布线上。

CMG级（垂直燃烧测试）适用安全标准为UL1581，没有烟密度规范，一般仅应用于同一楼层的水平走线，不应用于楼层的垂直布线上。

CMX级（垂直燃烧测试）适用安全标准为UL1581-VW-1。UL1581-VW-1和IEC60332-1类似，只是燃烧的时间不同。没有烟密度或毒性规范，仅用于敷设单条电缆的家庭或小型办公室系统中，且不应成捆敷设使用。

3.4 IEC阻燃标准

国际电工委员会分别制定了 IEC60332-1、IEC60332-2和IEC60332-3三个标准。

IECC60332-1和IEC60332-2分别用来评定单根线缆按倾斜和垂直布放时的阻燃能力(国内对应GB12666.3和GB12666.4标准)。

IEC60332-3 (国内对应GB12666.5-90 )用来评定成束线缆垂直燃烧时的阻燃能力,相比之下成束线缆垂直燃烧时在阻燃能力的要求上要高得多。IEC60332-3成束燃烧有A类、B类、C类、D类之分。其中D类为IEC的新提案，适用于外径12mm及以下的电线电缆。

3.5国内阻燃标准，符合表3.5.1规定。

3.5.2国内成束电线电缆的水平燃烧性能应符合下列要求：

(a)用火焰强度为88kW的喷灯在试样一端（受火长度1.37m），垂直于试样供火20min,测量火焰延电线电缆传播的距离和产生的烟密度的峰值和平均值；

(b)火焰传播距离不超过1520mm；

(c)燃烧期间，烟密度峰值不超过0.50,平均值不超过0.15；燃烧后，线缆未接触火焰部分不应被碳化。

3.6嘉兴海棠电子燃烧试验室设备

3.6.1CMR试验室

3.6.2 CMP试验室

3.6.3 CPR&60332-3试验室

4.实验部分

4.1不同线材结构在不同实验环境下的蔓延表现

由表4.1.1和表4.1.2合并成表4.1.4，如下：

4.1.4小结：从表4.1.1,表4.1.2实验数据，我们可以看到，结构相同，外护套材质不同时，低烟无卤材质比PVC材质的蔓延长度略大，但差别比较小。从表4.1.4可以明显看出，屏蔽结构比非屏蔽结构无论在CMR、60332-3C、EN50399实验中阻燃性能表现得更好。表4.1.1中4款UTP非屏蔽结构网线在60332-3C成束燃烧实验中，均未通过60332-3C实验标准，而表4.1.2和表4.1.3中采用屏蔽结构的都通过了60332-3C成束燃烧的实验，阻燃性能上S/FTP双屏蔽结构最优，其次为U/FTP结构，再次为FTP结构。因此建议网线需成束敷设时，应尽量使用屏蔽类网线，非屏蔽网线最好不要以成束敷设方式布线。

4.2护套厚度对实验的影响

下面为IEC60332-3C实验，在不同护套厚度条件下，各不同结构网线的实验数据，详见表4.2.1。

根据表4.2.1实验数据绘制成图4.2.2。

图4.2.2

4.2.3小结：从图4.2.2的实验结果可以看到，在IEC60332-3C实验中，随着护套厚度的增大，蔓延距离逐步减小，但当护套厚度增大到某一数值时，蔓延距离基本不再减小，此时护套厚度继一步增大，对蔓延距离的影响很小。护套厚度相同时，再次可以看出同一类别网线屏蔽结构比非屏蔽结构有更好的阻燃性。

结束语：通过对美国UL标准，欧盟CPR标准以及IEC60332标准对阻燃电缆成束燃烧试验的对比，可以了解IEC标准、美国UL标准、欧盟CPR标准之间的差异性，电线电缆生产企业在生产出口产品时，对不同国家应按照不同的标准进行试验，以满足不同国家用户的需要。

高楼大厦内管道密布，各种强弱电线缆纵横交错，如果发生火情，很快就会蔓延至整幢大楼。同时，在火灾中丧生的人群中，大部分不是被烧死的，而是由于吸入各种燃烧物所产生的浓烟和毒素窒息而死。因此建议在重要的涉及人身安全的场合的综合布线部分，为了安全起见，采用美国UL的阻燃CMP级低烟无卤线缆。在通信线缆布线时，由于屏蔽类网线比非屏蔽网线拥有更好的阻燃性能，建议在条件允许情况下，可考虑使用屏蔽类网线。

参考文献：

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[9]NFPA262-2007,Standard Method of Test for Flame Travel and Smoke of Wires and Cables for USE in Air-Handling Spaces.

[10]EN50575:2014+A1:2016.BSI Standards Publication.

[11]IEC 60332-3-10-2000,Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions-Part 3-10: Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables- Apparatus.

[12]IEC 60332-3-24：Tests on electric and optical fibre cables under fire conditions-Part 3-24: Test for vertical flame spread of vertically-mounted bunched wires or cables- Category C.返回搜狐，查看更多