低压阻燃电力电缆通流能力研究

众所周知，民用建筑中的供配电系统是整个电力系统的末端，从用户配变电所经过变电及1 ~ 3级的配电向各用电设备供电，使得建筑物中各类用电设备正常运转，保障建筑物满足用户的需求。在这个过程中电力电缆承担着电流输送的作用，好似建筑物的血管，如果电缆选择不当，不仅会影响到用电设备的正常使用，还有可能因触电而造成人员伤亡事故，甚至酿成火灾。根据《中国消防年鉴》数据，改革开放以来，随着我国国民经济快速发展，各类火灾事故也逐年增加，因电气原因造成的火灾事故高居整个火灾事故之首，并且电气火灾所占比例呈逐年上升的趋势，由十年前约20 % 的占比增加到超过30 % 的比例。其中因电线电缆原因导致的火灾是电气火灾的主要原因。

改革开放以来，为了满足实际工程需要，研发了阻燃电缆并推向市场，现在其应用比较普及，发挥着重要和积极的作用。根据GB / T 19666 - 2005《阻燃和耐火电线电缆通则》，阻燃电缆是指在规定试验条件下，试样被燃烧，在撤去试验火源后，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，即具有阻止或延缓火焰发生或蔓延的能力。阻燃电缆与耐火电缆有本质上的区别，前者表明电缆阻止或延缓火焰蔓延的能力，在火灾时阻燃电缆有可能被烧坏，但电缆燃烧必须限定在一定范围内；后者表明电缆在规定的火源和时间下燃烧时能持续地在指定状态下运行的能力，即保持线路完整性的能力，也就是说，火灾时耐火电缆不能被烧坏，且需要持续工作一段时间。耐火电缆执行GA 306. 2 - 2007《阻燃及耐火电缆 塑料绝缘阻燃及耐火电缆分级和要求 第2部分：耐火电缆》标准。

1 低压阻燃电力电缆的通流能力

1. 1 阻燃电缆的分级

电缆的阻燃性能由产品标准给出具体要求，最新标准是GB 31247-2014《电缆及光缆燃烧性能分级》，将于2015年9月1日实施，该标准吸取了欧盟标准的经验，以参数指标为分级判据，忽略了产品所用的材料和生产工艺，参见表1。

根据权威部门检测，目前市面上流行的ZC - YJV、WDZA - YJY电缆尚不能满足B₁级的要求，而隔离型阻燃电缆ZG - A可以达到B₁级电缆的要求。

1. 2 电力电缆的通流特性

电缆的基本作用是用来通过电流，电缆这种能力最为重要。相同的导体采用不同的绝缘材料、护套、填充物，采用不同的生产工艺，其载流能力有所不同，有的差别较大。即使是同型号、同规格的电缆，由于生产、质量控制等原因，载流能力也会有所差别。

1. 2. 1 不同类型电缆的通流能力

不同绝缘材料的电缆将会影响电缆的通流能力，即它们有着不同的载流量。表2列出了环境温度为40 ℃、敷设在空气中的三芯铜导体的VV、YJV、WDZ - YJ（F）E、BTTZ和四芯铜导体的ZG - A相关技术参数，并进行比较。

表中的数据来源于《04DX101-1 建筑电气常用数据》和《14D801 超高层建筑电气设计与安装》，其中ZG - A是一种新型的隔离型阻燃电缆，满足新的国家标准GB 31247 - 2014《电缆及光缆燃烧性能分级》 B₁级阻燃电缆燃烧性能要求。将表2数据用曲线表示，如图1所示。

从表2和图1中得知，VV系列电缆和BTTZ系列矿物绝缘类电缆在相同条件下载流量相对较低，辐照交联的YJF（E）系列电缆具有较强的载流能力，YJV系列电缆载流能力居中，ZG - A为四芯电缆，折合到三芯电缆，其载流能力与YJF（E）相当。小截面的电缆载流量差别不大，随着电缆截面的增大载流量的差别更为显著，例如240 mm²截面的电缆，BTTZ的载流量最小，仅为368 A；最大为辐照交联阻燃电缆，达540 A，最大值与最小值相差高达172 A。

1. 2. 2 相同类型电缆的通流能力

如图2所示，笔者对目前国际、国内知名的6家电缆厂生产的WDZA - YJY 0. 6 / 1 kV 5 × 10 mm2（或等同型号）电缆进行载流能力试验，通过试验对比同型号、同规格不同品牌电缆在相同试验条件下的通流能力。该电缆的载流量在25 ℃ 时约为80 A。将6家电缆厂的电缆分别编号为1、2、3、4、5、6号，按此序号依次串联连接，并连接到电流发射器上。试验步骤如下：① 将电流调到100 A，通电5 min，观察电缆是否有冒烟现象；② 如果电缆完好，将电流增加到150 A，再通电5 min，观察电缆是否冒烟；③ 如果电缆完好，继续将电流再增加50 A，再通电5 min，直到有电缆冒烟，记下电缆编号；④ 重复 ③ 过程，直到最后一根电缆冒烟，结束试验。

同样型号、规格的电缆在相同环境、相同电流的作用下，电缆后冒烟表明电缆的绝缘后被烧坏，电缆的通流能力相对较强。这种试验属于破坏性试验，但可从另一个侧面说明电缆的载流能力存在差异。试验结果如表3和图3所示。

表3中I_z为电缆的载流量，约为80 A。当电流增加到500A，即电流达到电缆载流量的6. 25倍时，2、1、3、5号电缆相继冒烟。当电流继续增加到550 A时，4和6号电缆相继冒烟。从表中可以看出，4号和6号电缆承受的能量高达378 750 000 A²_s，是其他电缆的1. 32倍，通流能力明显高出一筹。

2 结论

综上所述，民用建筑中经常使用的低压阻燃电力电缆的通流能力是该类电缆最重要特性之一，不能因为阻燃性能而降低通流能力。经过本文的分析可以归纳出如下结论：① 电缆的故障最终会引起绝缘水平的降低或绝缘损坏，是建筑物火灾的主要起因。② 不同类型的电缆载流量差别较大，规格越大载流量差别也越大。辐照交联的YJF（E）系列电缆和ZG - A隔离型阻燃电缆具有较强的载流能力，明显优于YJV、VV等系列电缆。③ 相同型号、相同规格、不同厂家的阻燃电力电缆通流能力有区别，极限通流能力相差达30 %。

作者信息：

李炳华，悉地（北京）国际建筑设计顾问有限公司，教授级高级工程师，设计副总裁，电气总工程师。