摘要．近在全球范圍內的火災事故中，因電力電纜起火而導致火災事故的比例是相當高的，由此可見電線電纜阻燃性試驗的重要性，成束電線電纜的燃燒試驗方法就是考核在規定條件下電線或電纜抑制火焰蔓延的能力的試驗。因此越來越多的生產廠家購置了成束電線電纜燃燒試驗設備，以期能對產品的阻燃性進行研究和控制，但是·由于試驗條件和試驗裝置的差異，以及各種其他它原因，導致研發企業與檢驗機構之間試驗結果差異很大，檢驗結論沒有再現性。本文主要論述了電線電纜成束燃燒試驗的重要性，以及生產廠家與我們試驗室的試驗結果產生差異的原因，并提出解決方法。

關鍵詞：成束燃燒、試驗裝置、檢定、校準

正以核電站、火電站和高層建筑的電纜火災為轉機，人們開始認識到，通過單根絕緣電線或電纜試驗〈IEC60332一 、一 ）合格的所謂阻燃電線電纜，在多根敷設的情況下，未必也有阻燃特性。單根電纜能起火能自熄，多根電纜（成束）起火就延燃不止。一般電線電纜的絕緣和護套都是由PVC材料構成，它的材料氧指數是26，大于空氣中的含氧量21％，故外火源移走后即自熄是不難理解的。但是敫設數量增多了以后情況就發生了變化，因為有機材質的燃燒是一個先吸熱后放熱的過程，PVC材質引燃前須經軟化、熔融、裂解、化最終才實現和氧的結合，沒有外部火源提供足夠的熱值、就不能完成從軟化到氣化的演變，這是一個吸熱的過程·一旦材質被引燃的熱反應開始，大量燃燒的熱就伴隨而生，這些放出來的熱量一部分用來補償未燃前材質的吸熱需要，另一部分以輻射、對流的方式擴散到周圍的空間，當放出的熱值大于預熱與散熱之和時，燃燒就有趨旺的征狀，反之小于時，則趨于熄滅，小的愈多，熄得愈快。成束電線電纜引燃后放出熱量大增，但空間的散熱量并未同步遞增，因此有可能出現維持燃燒，更有燃燒趨旺的可能。由此得到一個結論，有機材料的阻燃概念是相對的，有條件的，不是一成不變的，即此時阻燃，彼時又變成可燃了。

如上所述，電纜阻燃不阻燃很大程度決定敷設電纜的數量多少，及可燃材料的體積〈試樣容量）·數量少時，不加阻燃劑的普通電纜，也能阻燃自熄，但數量一多時就由量變到質變，從阻燃變成不阻燃·為了評定電纜的阻燃性能優劣，故IEC分別制訂了 60332一1、60332一2、60332一3三個標準。60332一1和60332一2分別用來評定單根電線電纜和單根細電線電纜垂直布放時的阻燃能力（國標對應的是GB/T 18380，11一13和 GB/T 18380，21一22），對于以聚氯乙烯為基材的電線或電纜即使不加任何阻燃措施，大部分也能順利通過上述單根標準的考核。現在電纜領域中流通的阻燃概念"ZR ”是指條款IEC60332一3標準的阻燃電纜〈對應國標是GB/T 18380．31一36）。此標準條款與60332 一1、60332一2的差異在于60332一3是指多根成束垂直燃燒，相比之下成束垂直要比單根垂直在阻燃能力的要求上高得多。

成束電纜燃燒試驗的實用意義是對電纜的阻燃性能用試驗規定的條件來進行分類，并給用戶以指導。否則，如果用戶隨意增加集束，那么一旦著火燃燒，阻燃電纜也會變得延燃起來。反之，如果對電纜線路采取系統的防火對策，那么通過成束燃燒試驗的合格的阻燃電纜，無論由于什么原因著火，都可期望使燃燒的范圍僅局限于著火源的附近，減少損失與火災的發生。

在成束電纜燃燒時，火焰沿著成束電纜的傳播是由許多因素所決定的，例如：電纜暴露在火焰中的可燃材料的體積：電纜排列的幾何形狀及其周圍媒質的狀態；從電纜釋出的氣體的起燃溫度及釋出可燃氣體的數量；通過電纜的空氣容量等。眾所周知，欲使試驗結果有良好的再現性和可比性，對于影響火焰在電纜上的傳播因素，在試驗條件中都應作出具體的規定。在這方面，GB/T 18380，31標準中規定關于成束電纜燃燒試驗設備的具體技術要求。標準規定了燃燒試驗箱的大小，鋼梯的尺寸（包括寬鋼梯和標準鋼梯），流過試樣的空氣流量，噴燈的具體尺寸，這些都是影響火焰在電纜上傳播的因素。

首先，按GB/T 18380，31一36成束垂直燃燒試驗規定，阻燃按其容量多少和試驗時間（外火源供火時間）長短分A、B、c、D四類，其差異如下表所示：

在此表中除了供火時間外，還應有供火溫度。在2001年版本以前，標準中只強調了溫度，只要求噴燈最高溫度能達到815 ℃及以上。在GB/T 18380一2001版本中，首次提出了要求單個噴燈能提供〈20，5 ± 0．5）kW的標稱熱量。由上面所講燃燒的過程可知，要維持燃燒，必須要熱值大于預熱和散熱之和，這就不單單是溫度達到就可以滿足的，而必須要達到一定熱量值，才能真正的考核電纜的阻燃性。因此，在我們看來，試驗結果的差異很大程度上由于火焰強度不同而導致的，但是試驗方法僅僅是提出了達到燃燒功率的必要基本要求，因此，對燃燒噴燈功率提供明確可行的測定或校準方法，是勢在必行的。

影響火焰強度的因素很大部分是由于環境條件的不同以及噴燈裝置未作統一的校準或標定。在GB/T 18380．31一2008《電纜和光纜在火焰條件下的燃燒試驗第31部分：垂直安裝的成束電線電纜火焰垂直蔓延試驗試驗裝置》標準中規定試驗的基準條件為20 ℃和100kPa (Ibar)，在此條件下空氣和丙烷的流速分別為：

空氣：（77，7 ± 4，8）L/min 丙烷：( )3，5 ± 0，5）L/min。其中，丙烷的純度不低于95％，只有在這種情況下，才認為系統能對每個燃燒器提供等價于〈20．5 ± 0，5〉kW的功率。我們分析，首先，溫度、大氣壓、丙烷純度都對最終產生的熱量大小有決定性影響。在現有的試驗條件下，很多廠家，包括很多試驗室，都不可能單純的依靠上述的條件，來使每個燃燒器提供等價的熱量。由于成束燃燒試驗裝置配備的是轉子流量計，大多數轉子流量計被設計為在標準大氣溫度和壓力下，即20 ℃和Ibar,指示體積流速。但是不是所有流量計都在同樣溫度和壓力下工作，根據氣體公式：

PV=nRT

式中：P一一狀態參數壓強，Pa

V一一一體積，m3

n一一一氣體物質的量，mol

R一一一比例系數，為常數，一般取8，314J/〈mol.K）

T一一一絕對溫度，K

從以上公式可以看出，溫度和壓強的變化對氣體體積的影響是很大的，氣體的體積發生了變化，單位體積里的氣體質量也就發生了變化，那么該氣體燃燒所產生的凈熱值也相應地發生了變化，此時我們還認為系統對每個燃燒器提供等價于（20．5 ± 0．5）kW 的功率就不太合適。那么就應該根據丙烷轉子流量計的規定對溫度和壓力變化進行修正。但在現實的試驗工作中，我們發現幾乎所有的試驗人員都沒有考慮工作環境的變化，只是把空氣和丙烷的流速調到標準規定的流速。當環境條件發生變化時，這樣的操作將會給試驗結果帶來很大的影響。而氣體質量流量計的主要特點是不受溫度與壓力變動的影響，其顯示讀數直接指示氣體的質量流量。

其次，丙烷的純度不低于95％這一條件，在現實中有大多數的實驗室也不能滿足，由于很多實驗室所使用的氣源是瓶裝液化石油氣。在理論上，雖然液化石油氣的平均燃燒熱和丙烷的燃燒熱的差異不是很大，但其差異還是要大于標準要求2．5％。另外，在實際的試驗過程中，我們無法對液化石油氣的成分及燃燒熱值進行測定，所以也不能保證試驗能滿足試驗方法規定的要求。

再次，許多電纜生產廠家在成束燃燒試驗前忽視了管道中風速的測量。由于GB/T 18380標準試驗條件中要求“如果裝在試驗箱頂上的風速計測得的外部風速大于8 s 則不能進行試驗"，同時我們做了大量的驗證工作，發現如果成束燃燒試驗裝置的進氣口的空氣流量若超出伍0 ± 0，5）m3/min范圍時，空氣流量對火焰燃燒條件有很大的影響，進而對試驗結果產生影響。實際上試驗裝置在出廠前，排風量基本能滿足伍0 ± 0，5）m3/min,為什么在使用一段時間以后會發生變化呢？我們在拆開舊的通風管發現，由于管道內壁的氧化和灰塵的積累，管道內壁不斷的增厚，同時擋風板上積累了大量的污垢，擋風板的位置基本不變，這也直接影響了排風量。

最后，由于噴燈裝置的自然老化，以長期試驗導致的噴燈表面炭化，都會對試驗結果產生很大的影響。

因此，這就要求必須有一個行之有效的方法來對燃燒噴燈功率進行標定或校準，使

每個廠在現有的條件下，通過改變空氣、丙烷（也有可能是液化石油氣）的流量，使噴燈能夠提供等效的熱量，進而不會影響到試驗的結果。

從GB/T18380，1一2001《電纜在火焰條件下的燃燒試驗》標準發布以后，我們機械工業電線電纜專用測試設備檢測中心本著為行業服務的目的，很早就開展了對成束燃燒噴燈火焰強度檢定方法的驗證工作，經過無數次的試驗與分析，我們最終提出了一個確實可行的方法：即選擇用嵌入熱偶偶絲的標準銅塊來驗證噴燈的火焰強度。標準銅塊質量為200g，幾何尺寸設定為長×寬×高為112，4m × 10m × 20m，嵌入銅塊的鎧裝熱偶絲直徑為2m.標準銅塊放置的位置見下圖，其中橫向L為80m，縱向H為10m。當標準銅塊溫度從100 ℃上升至700 ℃所需的時間在（260 ± 20）s內，我們認為此時的噴燈能提供等價于（20．5 ± 0，5）kW的功率。

結論與建議：

1、 對新購置的電線電纜成束燃燒設備在投入使用前應進行第三方檢定與驗收，對使用中的設備每年至少要進行一次周期檢定，檢定依據為JB/T 4278，15一2011《橡皮塑料電線電纜試驗儀器設備檢定方法第15部分：成束燃燒試驗裝置》。

2、 對噴燈火焰強度應進行必要的自校，建議有條件應在每次試驗前都應進行標定試驗。3、在做試驗前應調節好擋風板的位置，同時測量管道中風的流量是否滿足〈5，0 ± 0，5） m3/min的要求。

4、 若有必要與條件，應盡量采用質量流量計控制流量。

5、 若有必要與條件，應盡量采用丙烷氣源。