安全消防類(lèi)電纜已成為我國安全電能傳動(dòng)技術(shù)的重要發(fā)展方向，其中作為代表的B1級電纜已在建筑設計標準中得到明確使用，如：GB 51348—2019《民用建筑電氣設計標準》中第13.8.4條明確規定：“在人員密集場(chǎng)所疏散通道采用的火災自動(dòng)報警系統的報警總線(xiàn)，應選擇燃燒性能B1級的電線(xiàn)、電纜”；DGJ 08-2048—2016《民用建筑電氣防火設計規范》中第8.2.2條明確規定：“建筑高度大于250m的建筑，建筑面積大于250000m2的高層公共建筑和建筑面積大于40000m2的地下、半地下商店所選的電纜應通過(guò)B1級試驗”。

目前電纜制造行業(yè)依據GB 31247—2014《電纜及光纜燃燒性能分級》進(jìn)行B1級電纜制造，但該標準僅規定了B1級電纜的燃燒性能試驗方法和性能判據，并未明確B1級電纜的材料性能和結構要求，這給電纜制造企業(yè)帶來(lái)了一定的困擾。本工作以B1級控制電纜為例，通過(guò)試驗研究電纜的燃燒性能，總結B1級電纜護套材料的選型及繞包結構的設計思路，為B1級電纜的開(kāi)發(fā)與制造提供參考。

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試驗部分

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試驗方法

試驗方法和性能判據依據GB 31247—2014《電纜及光纜燃燒性能分級》標準中的B1級燃燒性能等級對應的方法和判據。

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試驗裝置

依據 GB/T 31248—2014《電纜或光纜在受火條件下火焰蔓延、熱釋放和產(chǎn)煙特性的試驗方法》標準，B1級電纜試驗裝置由燃燒室、空氣供給系統、標準梯、點(diǎn)火源等組成，試驗裝置參考標準中相應內容。

?護套料選型、測試及驗證1

B1級電纜型號規格及電壓等級

B1級電纜中，0.6/1kV電力電纜和450/750V控制電纜為常用產(chǎn)品，使用面比較廣。450/750V控制電纜與0.6/1kV電力電纜相比，其非金屬材料占比較高，因此450/750V控制電纜的B1級燃燒試驗難度一般高于0.6/1kV電力電纜，基于此，本工作以控制電纜常用規格WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5為例進(jìn)行驗證，其結構示意圖見(jiàn)圖1。

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護套料測試

根據B1級燃燒性能判據及電纜垂直燃燒時(shí)由外向內、向上延燃的特點(diǎn)，電纜結構中最外層的護套料在B1級電纜燃燒性能中起著(zhù)至關(guān)重要的作用，為使對比有意義，本次試驗對兩組相同結構、型號、規格的WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5電纜進(jìn)行B1級燃燒性能測試。第1組電纜由內到外依次是銅導體、交聯(lián)聚乙烯絕緣、兩層高阻燃包帶和常規低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護套，第2組電纜唯一區別是護套為燃燒結殼性低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護套。試驗數據見(jiàn)表1。

結果表明，當電纜采用燃燒結殼性低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護套料時(shí)，其火焰蔓延長(cháng)度、熱釋放速率峰值、受火1200s內的熱釋放總量、燃燒增長(cháng)速率指數、產(chǎn)煙速率峰值、受火1200s內的產(chǎn)煙總量、透光率及垂直火焰蔓延等指標均優(yōu)于常規低煙無(wú)鹵阻燃聚烯烴護套料。

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B1級護套料選型與控制

通過(guò)上一節的試驗分析，當護套料具有燃燒結殼特性時(shí)，可顯著(zhù)提高電纜的B1級燃燒性能指標，但由于標準GB 31247—2014和GB/T 32129—2015中均未明確該項指標的技術(shù)要求，導致缺少從源頭進(jìn)行B1級燃燒性能控制的手段。

為解決此問(wèn)題，本工作在原材料基礎性能符合國家標準GB/T 32129—2015的前提下，借鑒電纜單根垂直燃燒原理，設計B1級護套料“燃燒結殼性試驗裝置”，對上一節中兩種不同護套料進(jìn)行多次燃燒試驗，得出一種B1級護套料選型與控制方法，具體如下：

1）試樣制備。按照國家標準GB/T 32129—2015中5.2模壓法進(jìn)行壓片，將電纜料顆粒在煉塑機上塑化、出片，放在液壓機中，在不加壓情況下，預熱10min，然后加壓并保持5min，煉塑機及液壓機的加工溫度根據材料的塑化特征進(jìn)行設定，確保材料在加工過(guò)程中能充分塑化并未分解，液壓機的加壓壓力不應小于15MPa，然后加壓冷卻至室溫。樣片參考長(cháng)×寬×厚為160mm×160mm×3mm，然后采用模壓刀壓制出長(cháng)×寬×厚為140mm×6mm×3mm的長(cháng)方體試樣。

2）試驗條件。試驗應在（23±2）℃的環(huán)境中進(jìn)行。

3）試驗裝置。試驗裝置由BDP-220-A卡式純丁烷噴燈和固定支架組成，見(jiàn)圖2。

4）試驗步驟。將試樣垂直固定在支架上，調整試樣高度，使試樣底端與噴燈嘴下沿基本位于同一水平線(xiàn)上，然后調整噴燈距離，使噴燈口與試樣水平距離為120mm，點(diǎn)燃噴燈，調整噴燈閥至藍色火焰長(cháng)度為100mm后開(kāi)始計時(shí)，保持3min。

5）結果判定。試驗過(guò)程中應無(wú)燃燒滴落物，停止供火后5s內火焰應自動(dòng)熄滅，燃燒結殼性結果判定見(jiàn)圖3。

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B1級護套料選型驗證

為驗證B1級護套料選型與控制方法是否有效，本工作選取了某供應商的B1級護套料和常規護套料，分別對原材料和成品進(jìn)行了對比。

原材料基礎性能試驗依據國家標準GB/T 32129—2015進(jìn)行，某供應商的B1級護套料與常規護套料的性能對比見(jiàn)表2。

護套料燃燒結殼性試驗對比見(jiàn)表3。

采用常規護套料和某供應商的B1級護套料兩種護套料對應的成品電纜WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5 B1級燃燒試驗對比結果見(jiàn)表4。

由表2、表3和表4結果可以得出以下結論：

1）具有燃燒結殼性功能的B1級護套料在抗張強度、斷裂伸長(cháng)率、抗開(kāi)裂性能、低溫性能、高溫性能和氧指數等方面和常規護套料均可滿(mǎn)足國家標準GB/T 32129—2015的要求。

2）按照本工作中設計的B1級護套料選型與控制方法篩選出的護套料對應的成品電纜，通過(guò)了國家標準GB 31247—2014中規定的B1級燃燒試驗。

?繞包結構對燃燒性能的影響

試驗經(jīng)大量燃燒后發(fā)現，WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5鎧裝型電纜在B1級燃燒試驗中容易出現燃燒滴落物情況，觀(guān)察B1級燃燒試驗過(guò)程發(fā)現，電纜護套在燃燒時(shí)會(huì )結殼膨脹，形成一層防火保護層，但由于該類(lèi)電纜設置了金屬鎧裝層，表面比較光滑，導致護套料在燃燒時(shí)中不易附著(zhù)在纜芯上而脫落。

為了改善此問(wèn)題，在符合產(chǎn)品標準的前提下，在金屬鎧裝層外增加兩層高阻燃包帶，以驗證繞包結構對鎧裝電纜B1級燃燒性能的影響。

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B1級電纜樣品

本次驗證以WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5鎧裝型控制電纜為例，設置兩組電纜樣品，其中第1組電纜樣品鎧裝層外無(wú)包帶結構；第2組電纜樣品鎧裝層外有兩層高阻燃包帶結構，除此之外兩組樣品無(wú)差異。

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不同繞包結構的燃燒測試

WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5 電纜燃燒測試結果

由圖4可知，鎧裝層外無(wú)包帶結構的電纜B1級燃燒試驗后護套脫落明顯，露出了金屬鎧裝層，試驗箱體底部有燃燒滴落物，而鎧裝層外有包帶結構的電纜B1級燃燒試驗后無(wú)燃燒滴落物。由此可知，鎧裝層外設置高阻燃包帶可以明顯改善B1級鎧裝電纜燃燒滴落物問(wèn)題。

本工作針對WDZB1-KYJY-450/750 4×1.5電纜燃燒結殼性護套料和WDZB1-KYJY23-450/750 4×1.5電纜鎧裝外繞包結構對B1級燃燒性能的影響進(jìn)行研究，發(fā)現相較于常規護套料，采用具有燃燒結殼性功能的護套料可以顯著(zhù)提升電纜的B1級燃燒性能；相較于金屬鎧裝外無(wú)阻燃包帶電纜，在金屬鎧裝外增加高阻燃包帶可以顯著(zhù)降低電纜B1級燃燒試驗時(shí)護套滴落問(wèn)題。

本工作設計了B1級護套料“燃燒結殼性試驗裝置”，并通過(guò)護套料燃燒結殼性試驗驗證了B1級燃燒性能，結果表明護套料燃燒結殼性對電纜B1級燃燒性能有一定的影響，為B1級護套料的選型提供參考，并改善現階段B1級護套料無(wú)標準可依的情況。