地铁用交联电缆的阻燃技术

苏丹丹

摘 要：地铁通常是城市最大的基础设施之一，同时也是城市客运交通的大动脉以及城市生命线。作为容量比较大的公共交通工具，其安全性直接关系到广大乘客的生命安全。根据地铁结构特点，地铁对来自其外部的灾害防御能力好，而对来自其内部的灾害抵御能力差。在地下狭小空间内，人员和设备高度密集，一旦发生灾害，疏散救援十分困难。所以文章基于地铁用电缆的不同敷设环境对无卤低烟的阻燃要求，提出地铁用电缆各部分结构的选材原则。

关键词：地铁用电缆；阻燃要求；阻燃技术

1 地铁电缆对无卤低烟阻燃要求的考虑

作为供电系统的环网35kV电缆的使用环境条件目前有隧道内、变电所内电缆夹层和高架桥上、电缆排管及地面电缆沟几种情况。

对于在地铁隧道内、变电所内使用的电缆，由于处在相对密闭的环境下，一旦因各种因素造成电缆线路起火时，不允许火焰沿电缆长度方向蔓延导致火灾扩大，同时也不允许发生燃烧的电缆产生大量浓烟和卤酸气体。这是为便于人员逃生，同时防止卤酸气体对封闭环境内的物质、尤其是电器设备中的金属产生腐蚀作用，从而导致二次灾害的发生。

基于这种情况要求，敷设于隧道内、变电所内电缆夹层的电缆必须满足无卤低烟阻燃的要求，这类电缆的绝缘、护层等各种材料适合选用无卤低烟阻燃的材料，同样这类电缆的结构设计也一定要满足良好的无卤低烟阻燃能力的性能要求。

对于敷设于高架桥上、电缆排管及地面电缆沟的电缆。由于处在开放的环境条件下、有的电缆（比如高架桥上）要承受强烈的日照和环境老化的作用，有的电缆要承受长期的积水浸泡（比如地面电缆沟内的电缆）。这类电缆处在开放的环境下，可以不要求具备无卤低烟的阻燃能力，但要求拥有较强的耐受日光老化和具有相应防水功能。

在这种使用条件下，电缆的结构设计不必考虑无卤低烟阻燃的性能。这类电缆的护层材料适合选用聚乙烯塑料或聚氯乙稀塑料。作为电缆护层，这类材料比无卤低烟阻燃的材料有着更好的耐受日光老化和更好的防水渗透性能。

基于这种情况，可以看出敷设于高架桥上、电缆排管及地面电缆沟的电缆可以不要求具备无卤低烟的阻燃能力，但要拥有较强的耐受日光老化和具有较好的防水渗透功能。

所以，在地铁环网电缆的选型时，如果根据不同的使用条件选用不同类型的电缆比较好。由于无卤低烟阻燃的护层材料的常规性能（如抗拉强度、断裂伸长率等）要低于、而价格要高于聚乙烯或聚氯乙稀护层材料；因此在不要求具备无卤低烟的阻燃要求条件的区段，可选用普通或有卤阻燃的防水电缆。这样的设计选型方案不仅可以减少了电缆的采购成本，而且对减少电缆的敷设问题发生、提高电缆运行的可靠性也是非常有好处的。

2 电缆结构与选材对电缆无卤低烟阻燃性能的影响

绝缘：地铁及其它领域使用的无卤低烟电缆，绝缘材料可采用乙丙橡胶（EPR）、交联聚乙烯（XLPE）、聚乙烯（PE）或其他的无卤阻燃聚烯烃等。因为XLPE绝缘的电缆具有较高长期工作温度、优良的电气性能、优异的热稳定性和老化稳定性，优良的耐化学腐蚀性能及优良的耐水性并且不含有卤素，所以除有特殊场合外（如：因频繁移动有柔软要求、低电压且高阻燃要求等），多数情况下采用XLPE作为无卤低烟系列电缆的绝缘材料。

包扎带：无卤低烟电缆所用包扎带一般采用各种布状物为基材，水合金属氧化物如氢氧化铝、氢氧化镁等粉状为阻燃材料，通过一定的工艺加工制成的无卤低烟阻燃包带，其在阻燃的同时可大大降低发烟量。

护套材料：无卤低烟电缆的护套对电缆阻燃性能及燃烧时释放出气体的烟密度影响最大，这就要求护套材料接触火焰时应有成壳性。

材料的发烟，与燃烧、阻燃无必然联系，只是作为电缆燃烧后的“二次灾害”而被用户越来越多的予以关注。所谓“发烟”是指粒子在0.01～10μm之间的悬浮在空气中的微尘物，多半为黑烟。发烟程度与分子结构有关，PVC发出一定的黑烟，PE几乎不发黑烟。

目前多数选用无卤低烟阻燃聚烯烃护套料，例如在不含卤素的聚烯烃中加入了Al（OH）3或Mg（OH）2。由于燃烧时释放水蒸气气体，带走热量、降低燃烧电缆的温度，隔离或冲淡了电缆周围的氧气从而达到电缆阻燃的目的。国目前这种无卤低烟电缆料的氧指数在30～42之间，同时也可以使燃烧时释出气体的烟密度和卤酸气体量达到IEC标准的要求。

结构：关于无卤低烟阻燃电缆的成束阻燃性能要求，即电缆的阻燃能力，针对的是电缆整体而言。护层材料的氧指数的高、低仅指的是单一材料时在特定试验条件下的测试结果，电缆整体成束阻燃性能水平还与电缆的结构方式、其他所用材料、导体材质与截面大小、有无金属铠装等有关。因此不用、也不能通过限定护层材料的氧指数值来保证电缆整体成束阻燃性能的。

可以通过对电缆结构的仔细设计，来达到整体电缆无卤低烟阻燃性能水平的实现。比如设计时对电缆平均氧指数的作为参考方向，通常C类阻燃电缆，一般设计电缆的平均氧指数在25以上；A类阻燃电缆应有高氧指数的挤出衬层，建议电缆平均氧指数>32，且护套材料接触火焰时应有成壳性。但对电缆平均氧指数仅能作为参考，还有其他因素要综合考虑，最终要以电缆成束燃烧试验的结果确定。

参考文献

[1]朱爱荣.建筑电气用低压无卤低烟电缆绝缘层阻燃优势分析[J].现代建筑电气，2014（3）.

[2]黃海.35kV城市轨道交通用电力电缆的设计[J].电气技术，2013（9）.

[3]汪海，徐红.材料氧指数与电缆成束燃烧关系的分析[J].电线电缆，2013（1）.

[4]柯宗海.交联聚烯烃绝缘A类阻燃电缆结构设计[J].电线电缆，2012（2）.

[5]胡大伟，高玄飞.不同阻燃级别的电缆在建筑工程中的应用[J].电气应用，2011（14）.

[6]徐岢.阻燃电缆在工程中的选用[J].现代装饰（理论），2011（4）.

[7]刘磊.阻燃及耐火电线电缆在消防配电线路中的应用[J].消防技术与产品信息，2011（8）.

[8]高占柱.阻燃、耐火电缆的性能及选用[J].安装，2011（5）.