关于对IEEE及IEC标准中成束阻燃试验条件的探讨

/江苏上上电缆集团有限公司　梁福才　王雪松/



关于对IEEE及IEC标准中成束阻燃试验条件的探讨

/江苏上上电缆集团有限公司梁福才王雪松/

摘要：本文通过对IEEE及IEC标准中相关的成束阻燃条件进行对比，分析了对IEEE标准和IEC标准中成束阻燃性能进行转化的可能，为实现核电站电缆设计规范的通用化和可操作化提供了可行性建议。

关键词：IEC；IEEE；标准；电缆；阻燃；成束

0　引言

阻燃电缆国际标准分为两大体系，一是欧洲体系，包括IEC、ISO及BS标准；二是美国体系，包括UL、IEEE、ASTM标准。两大体系主要区别在于电缆的成束垂直阻燃试验。我国的电缆阻燃标准及阻燃试验体系主要以IEC标准体系为基础，等同采用大量的相关标准。

AP1000作为世界先进的核电站堆型，针对电缆出版了相应的技术规范书。由于原设计方在美国，因此规范书里引用的标准特别是阻燃相关的标准都是美标。由于国内不完全具备美标试验装置，所以为了方便国内项目的执行，需要将阻燃方面的美国标准要求转化成IEC标准（相当于转化成我国的国标）。但美方对IEC相关标准并不是非常了解，需要电缆企业提供相关的分析报告来支持。

1　试验条件的比较

AP1000的设计规范中引用了IEEE1202—1991成束试验要求。而我们国内执行的成束阻燃试验标准主要是IEC60332-3—2000（包括-22、-23、-24等）。因此比较的重点就是IEEE1202和IEC60332-3标准的差异性，继而判断转化的可行性。

1.1试验装置比较

试验装置的参数比较见表1。

表1　试验装置参数对比

1.2试样的根数

试验时电缆试样长度的比较见表2，关于试样根数的选择，IEEE是根据外径直选，而IEC60332-3是根据电缆的阻燃试验类别结合电缆的单位长度的可燃物体积含量计算得到，如表3所示。

表2　电缆试样长度比较

1.3试验时间及火焰的要求

电缆试验的供火时间及火焰等相关要求的比较见表4。

1.4试验结果的判定

对于电缆试验结束后的结果判断方面的要求，在表5中进行了比较。

2　试验条件的分析

2.1试验箱内环境温度上升速度的差异

IEEE1202和IEC60332采用的试验设备原理相近，但试验箱的环境温度上升速度存在一些差异。

IEEE1202要求试验箱采用混凝土砖块构建，给出了试验箱内部的容积（约为19.6m3）。IEC60332-3-22规定的试验箱的容积约为8m3，通常箱体采用的材料为钢材。如采用相同功率的喷灯在同一时间内，对相同体积可燃物材料燃烧，前者墙壁的吸收热量较多，箱体内部的温度上升相对较慢。相同的时间下更容易通过成束试验。

对于两种试验标准中喷灯供火的理论计算标称热量均为70kBtu/h，所以相同根数的相同电缆，在相同时间造成的箱体内温度上升，IEC60332标准中的试验箱内温度要快一些。而箱体内温度升高，将会促进电缆的燃烧，使电缆通过试验的难度加大。

表4　参数对比

故从试验箱的构造来看，IEC60332的标准更为严酷。

2.2试验时间的差异

由于喷灯火焰单位时间内产生的热量相同，所以两个标准试验条件的差异主要在电缆成束时间。美标IEEE1202的试验燃烧时间均为20min，IEC60332时间为A类、B类的燃烧时间是40min，C类的燃烧时间是20min。从时间上计算，IEC标准A类、B类试验的喷灯产生的热量是IEEE1202喷灯产生热量的两倍，相同体积的可燃物吸收两倍的热量，IEC标准对于抑制自燃的能力要求明显增加。IEC标准C类试验的燃烧时间和IEEE1202一样。

从试验燃烧时间来看，IEC的A、B类试验要求高于IEEE1202，C类要求与IEEE1202相当。

2.3试验样品根数及可燃物体积的差异

电缆行业中的试验实践证明，较小规格的电缆比更较大规格的电缆更难通过成束燃烧试验。选择小规格电缆比较两种标准的严酷程度可能更具说服力。所以采用2×2.5规格电缆为例进行分析。结构采用IEC60502要求进行计算，通过计算2×2.5电缆的外径为12.5mm，每米包含的可燃物体积为0.1176L。故按照外径和可燃物体积，计算的电缆根数和箱体内电缆可燃物总体积如表6所示。

表6　2×2.5规格样品电缆的取样根数对比

从试验用电缆样品的根数和可燃物总体积来看，IEEE1202的严酷程度相当于介于IEC60332标准中C类和B类之间，即比B类低，比C类高。

3　标准转化的建议及采纳应用情况

从以上比较中，可以看出，无论是试验装置方面，还是试验时间上，IEC60332的要求均不低于IEEE1202的要求，而更进一步从电缆的试样根数和可燃物总体积方面的比较，可以看出IEEE1202标准的要求和严酷程度低于IEC60332标准中B类的要求，高于C类的要求。如果保守地选择，建议可以用IEC60332标准的B类要求替代IEEE1202的标准要求。

将这一比较结果和转化建议通过中方相关单位传递给美方设计人员，美方在审核之后，采纳了我们分析报告中的建议，最终在规范书中采用了IEC60332-3B的要求，使IEEE1202的标准在设计规范中得到了有效转化。

4　结束语

1）IEEE1202标准中的燃烧试验装置、试验时间、试样根数和可燃物含量的要求和 IEC60332-3标准中的相应要求具有较大的差别。

2）经过对比分析，可以保守地用IEC60332-3B的标准要求替代IEEE1202标准，以便于国内场合的特定使用。

3）以上结论仅仅是从理论分析得到的结果，有条件时，可以分别按两个标准要求开展对比试验，以验证实际的差别。

参考文献：

［1］IEC 60332-3-22—2000 TESTS ON ELECTRIC CABLES UNDER FIRE CONDITIONS-PART 3-22：TEST FOR VERTICAL FLAME SPREAD OF VERTICALLY-MOUNTED BUNCHED WIRES OR CABLES-CATEGORY A［S］.

［2］IEC 60332-3-23—2000 TESTS ON ELECTRIC CABLES UNDER FIRE CONDITIONS-PART 3-23：TEST FOR VERTICAL FLAME SPREAD OF VERTICALLY-MOUNTED BUNCHED WIRES OR CABLES-CATEGORY B［S］.

［3］IEC 60332-3-24—2000 TESTS ON ELECTRIC CABLES UNDER FIRE CONDITIONS-PART 3-23：TEST FOR VERTICAL FLAME SPREAD OF VERTICALLY-MOUNTED BUNCHED WIRES OR CABLES-CATEGORY C［S］.

［4］IEEE1202—1991 Standard for flame testing of cables for use in cable tray in industrial and commercial occupancies［S］.