铝合金电缆耐火的商榷.docx

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铝合金电缆耐火的商榷

关于铝合金导体耐火电缆的商榷

唐崇健

摘要：

目前我国电线电缆行业正在掀起一场“铝合金电缆”的热潮，铝合金耐火电缆也在“铝合金电缆热”的基础上应运而生；铝合金耐火电缆的创新存在较大的风险，也给线路的安全运行带来了隐患；铝的熔融温度为660℃（铝合金的熔点比纯铝要低些），耐火电缆试验温度为750℃～1000℃之间，而实际火灾时，火灾现场最高温度均在1000℃左右，因此，铝合金材料不适宜用作耐火电缆的导体；铝合金耐火电缆的发展和推广要理性，铝合金耐火电缆的经济性、必要性和可行性有待进一步商榷；铝合金耐火电缆的创新价值有待进一步评估，铝合金耐火电缆是否可行，需要经过科学的论证和试验，并要有相应的法律法规支持才能应用，反对盲目推广。

关键词：

铝合金；导体；耐火电缆

1引言

目前我国电线电缆行业正在掀起一场“铝合金电缆”的热潮。

据不完全统计，目前至少有100多家电缆企业正在或已经生产、制造、研制铝合金电缆。

面对“铝合金电缆热”，我国低压电力电缆技术转型升级和产品更新换代正在极大地影响着电缆企业的技术创新以及用户和设计单位选用电缆的走向。

关于铝合金电缆的新技术、新产品、新专利、新信息的文献报道很多，铝合金耐火电缆也在“铝合金电缆热”的基础上应运而生。

以下是A、B两家电缆企业关于铝合金耐火电缆的宣传资料（仅供参考）。

●厂家A：

产品简介：

低烟无卤阻燃耐火电缆是在完成铝合金带联锁铠装工序后，熟练掌握低烟无卤绝缘料及护套料的性能及生产工艺的基础上完成的。

产品送往美国UL实验室、武汉国网高压研究院、国家电线电缆质量监督检验中心（上海电缆研究所）、国家防火建筑材料质量监督检验中心、广州电气安全检验所等权威机构检测，各项性能均符合标准要求。

主要特征：

自主研发的低烟无卤有机阻燃剂，加入到硅烷交联聚乙烯绝缘料中，大大优于传统的无机阻燃剂，具有优异的电气性能及抗老化性能，使用寿命长，阻燃性能优异，能达到低烟无卤级别，更加安全环保。

①稀土高铁铝合金导体材料、②耐火云母带、③低烟无卤阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、④阻燃玻璃纤维绕包带、⑤铝合金带联锁铠装、⑥聚烯烃护套。

阻燃耐火特点：

纯铝芯电缆的阻燃耐火级别很低，不适用于涉及消防安全级别较高的场所，而我们设计的稀土高铁铝合金导体、耐火云母带、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘、阻燃玻璃纤维绕包带、低烟无卤阻燃聚烯烃内护套、铝合金带联锁铠装、低烟无卤阻燃聚烯烃外护套这种结构的铝合金电缆，能在750℃~800℃下经受40min的阻燃耐火试验，达到阻燃IA级、耐火I级，可适用于消防安全级别较高的场所。

●厂家B：

稀土高铁铝合金导体、耐火云母带、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘；阻燃玻璃纤维绕包带、铝合金带联锁铠装、聚烯烃护套；改善了传统铝芯电缆的缺陷,并具有优于铜缆的一些特性；易弯曲,弯曲半径仅为7倍外径；超常规的紧压技术,紧压系数达到0.93；金属联锁铠装结构,降低了火灾的危险系数；能经受750℃~800℃、40min的火焰燃烧，不出现沿燃和滴落现象，且能继续供电，达到阻燃IA级、耐火I级标准。

使用寿命更长，符合国家节能环保要求。

铝合金耐火电缆：

易弯曲,弯曲半径仅为7倍外径；超常规的紧压技术,紧压系数达到0.93；金属联锁铠装结构,降低了火灾的危险系数；经受750~800℃、40min的火焰燃烧,达到耐火I级；耐火性能符合GA306.2-2007标准。

铝合金无卤低烟耐火电缆：

稀土高铁铝合金导体、耐火云母带、阻燃硅烷交联聚乙烯绝缘；阻燃玻璃纤维绕包带、铝合金带联锁铠装、聚烯烃护套；改善了传统铝芯电缆的缺陷,并具有优于铜缆的一些特性；阻燃IA级、耐火I级,低烟无卤,符合环保要求；阻燃耐火性能符合GA306.1-2007、GA306.2-2007标准。

传统的耐火电缆其导体为铜，这是电缆行业、电缆用户、电气设计人员所公认的常识。

耐火电缆需具有在经受750℃～1000℃作用下维持通电的功能，铝的熔融温度为660℃（铝合金的熔点比纯铝要低些），而铜的熔融温度可达1080℃。

目前，国内市场还没有出现铝导体结构的耐火电缆。

铝合金电缆，这个在美国早已成熟的产品，在我国却是刚刚起步的新产品，必然有相当光明的市场前景。

但铝合金耐火电缆这一产品在美国和北美市场似乎没有见到过。

铝合金耐火电缆是否可行，需要经过科学的论证和试验，并要有相应的法律法规支持才能应用，反对盲目推广。

在火灾的情势下，电缆既可以是一个危险因子，也可以是生命的救星。

因此，用于消防线路和重要场所的耐火电缆其导体的“颠覆性”创新应该慎之又慎。

本文就相关耐火电缆产品标准、电气设计规范作一概述，对“铝合金耐火电缆”产品及其安全性、可靠性、合法性进行一些探讨，以期推动耐火电缆技术的健康发展。

2目前国内典型的铝合金耐火电缆产品案例

2.1方案一

在铝合金导体外设计耐火层，耐火层采用云母带，耐火层厚度为0.4mm，绕包方式为重迭绕包，搭盖率为45%～50%。

电缆具有联锁铠装层。

2.2方案二

在方案一的基础上，在电缆的缆芯外设计了一层耐火隔热层。

耐火隔热层采用在火焰的作用下，能够起到隔热、降温，受热分解后起到结壳效果的材料挤出加工而成。

电缆具有联锁铠装层。

2.3方案三

在导体外表面不设计单独的耐火层，而在电缆的缆芯外设计隔热耐火层，隔热耐火层在高温时会形成一层不溶不燃的硬壳，能够阻止火焰、氧气向电缆内部蔓延，同时，隔热耐火层遇火后会释放出大量水分，水分蒸发吸收大量热量对电缆燃烧起到一定的降温作用。

电缆具有联锁铠装层。

3和耐火电缆相关的现行产品标准的一些规定

3.1GB/T19666-2005阻燃和耐火电线电缆通则

本标准规定了阻燃和耐火电缆包括有卤、无卤、低烟等特性的型号，技术要求、试验方法和验收规则。

本标准适用于包括有卤、无卤、低烟的阻燃和耐火电缆。

本标准第5.2条规定的电缆耐火特性要求见下表1。

表1耐火性能要求

代号

适用

范围

供火时间+

冷却时间/

min

试验电压/

V

合格指标

试验方法

N

0.6/1.0kV及以下电缆

90+15

额定值

1）2A熔断器不断；

2）指示灯不熄

GB/T19216.21

数据电缆

90+15

相对地:

110±10

1）2A熔断器不断；

2）指示灯不熄

GB/T19216.23

注:

供火温度为750+050℃

本标准第6.4条对耐火电线电缆系列产品要求如下：

本产品的电线电缆必须采用铜导体，额定电压在0.6/1kV及以下（更高电压等级在考虑中），其绝缘应具耐火特性，否则在导体和/或电缆缆芯上应设置耐火层。

常用耐火层用耐火云母带绕包而成，其厚度、层数及绕包迭盖率由制造厂设计确定。

如该耐火层在导体和绝缘层之间，则允许绝缘层厚度可以减薄，但减薄后的厚度不应小于原标准厚度的80%。

允许在耐火层上设置增强层。

制成品的耐火性能即线路的完整性应符合GB/19666标准5.2条的规定。

3.2GB/T13033.1-2002额定电压750V及以下矿物绝缘电缆及终端第1部分：

电缆

矿物绝缘电缆因有较好的耐火性能，故人们又将其称之为“防火电缆。

”

GB/T13033.1标准适用于额定电压500V和750V铜芯铜或铜护套矿物绝缘一般布线电缆。

本标准规定了制造要求和特性以使矿物绝缘电缆在正确使用时是安全可靠的，并规定了检测符合这些要求的试验方法。

本标准第5条规定，导体应是符合GB/T3956的第1种普通退火铜材料且具有近似圆形截面。

本标准第13.8条规定，成品电缆应按照GB/T19216.21进行耐火试验，燃烧时间为180min。

3.3JG/T313-2011额定电压750V及以下金属护套无机矿物绝缘电缆及终端

本标准规定了额定电压750V及以下金属护套无机矿物绝缘电缆及终端术语和定义、分类、代号、规格和标记、技术要求、试验方法、检验规则、标志和标签、包装、运输和贮存。

本标准适用于电力布线用金属护套无机矿物绝缘电缆、终端及护套。

本标准第5.1条规定，导体应是单根或多根绞合的软铜线芯。

园铜线应符合GB/T3953的规定，绞合软铜线芯应符合GB/T3956的规定。

本标准第5.5.5条规定，电缆应符合GB/T19216.21-2003规定的耐火试验要求，试验时选用火焰温度为950℃～1000℃，燃烧时间为90min。

3.4GA306-2007阻燃及耐火电缆分级要求塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求第2部分：

耐火电缆

本标准第5.9条规定，电缆的耐火性能应符合下表2规定的相应级别及技术要求。

表2耐火性能级别及技术要求

耐火级别

技术要求

耐火特性

烟气毒性

烟密度（最

小透光率）

/%

耐腐蚀性

试验条件

线路完整性

pH值

电导率/

（μS/mm）

Ⅰ级

供火温度：

750℃～800℃

满足

GB/T19216.21

的规定要求

符合

GB/T20285

ZA2级

≥80

≥4.3

≤10

ⅠA级

供火温度：

950℃～1000℃

Ⅱ级

供火温度：

750℃～800℃

≥60

ⅡA级

供火温度：

950℃～1000℃

Ⅲ级

供火温度：

750℃～800℃

符合GB/T20285

ZA3级

≥20

－

ⅢA级

供火温度：

950℃～1000℃

Ⅳ级

供火温度：

750℃～800℃

－

－

－

ⅣA级

供火温度：

950℃～1000℃

综上所述，GB/T19666、GB/T13033、JG/T313标准明文规定适用于本标准产品的电缆其导体均为铜导体。

GA306标准的起草也是建立在“耐火电缆用导体均为铜导体”的基础上起草而成的。

对于GA306标准规定的耐火电缆相关技术要求也是建立在对大量铜芯耐火电缆进行试验、验证的基础上确定的。

上述4个标准对耐火电缆的试验温度规定在750℃~1000℃之间，供火试验时间在90min~180min之间。

关于铝导体用作耐火电缆的导体，目前国内还没有标准和产品可寻，市场也不认可铝导体耐火电缆这一产品。

4耐火电缆在相关电气规范中的采用

4.1GB50217-2007电力工程电缆设计规范

该规范第3章第3.1条规定：

3.1电缆导体材质

3.1.1控制电缆应选用铜导体。

3.1.2用于下列情况的电力电缆，应选用铜导体：

1电机励磁、重要电源、移动式电气设备等需保持连接具有高可靠性的回路。

2振动剧烈、有爆炸危险或对铝有腐蚀等严酷的工作环境。

3耐火电缆。

4紧靠高温设备布置。

5安全性要求高的公共设施。

6工作电流较大，需增多电缆根数时。

3.1.3除限于产品仅有铜导体和第3.1.1、3.1.2条确定应选用铜导体的情况外，电缆导体材质可选用铜或铝导体。

4.2GB50045-95（2005年版）高层民用建设设计防火规范

该规范第9章第9.1.4条规定，消防用电设备的配电线路应满足火灾时连续供电的需要，其敷设应符合下列要求：

当采用阻燃或耐火电缆时，敷设在电缆井、电缆沟内可不采用防火保护措施；

当采用矿物绝缘类不燃性电缆时，可直接敷设。

4.3DG/TJ08—2048—2008《民用建筑电气防火设计规程》上海市工程建设规范

该规范对民用建筑用阻燃、耐火电缆、矿物绝缘电缆的选择和敷设作了详细的规定，从该标准的下列条文号中可以看出：

10.1一般规定

10.1.1直埋敷设和穿管暗敷设的电缆可采用普通电缆。

10.1.2用于普通设备线路的电线在穿管暗敷时可采用普通电线。

10.1.3当电线电缆成束敷设时，应采用阻燃电线电缆。

10.1.4在外部火势作用一定时间内需保持线路完