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科研分享|通信电缆燃烧性能试验研究
发布时间:2023-09-14 浏览次数:2451 来源:欧美大地



参考文献:包光宏,胡林明. FEP通信电缆燃烧性能试验研究[J]. 消防科学与技术,2021,40(5):621-624.



研究背景



电气火灾在发生起数和直接经济损失上占各类火灾首位,而电气火灾中由电线电缆引起的火灾占50%以上。对此,研究人员在电缆燃烧性能方面开展了大量研究。然而,研究人员对小尺寸电缆研究居多,而小尺寸电缆燃烧无法评价真实火灾环境中的电缆火灾危险性,因此,对电缆进行全尺寸燃烧研究。国际上对于全尺寸电缆燃烧性能的研究较多,比如, Mario等人发表的《Reactive Compounding of Highly Filled Flame Retardant Wire and Cable Compounds》, Breulet 等人发表的《Fire testing of cables: comparison of SBI with FIPEC/Europacable tests》等,他们在测试过程中均遵循EN 50399标准。为填补我国在全尺寸电缆燃烧试验方面的空白,我国在全尺寸电缆燃烧试验方面引入了EN 50399方法并修订为GB/T 31248-2014《电缆或光缆在受火条件下火焰蔓延、热释放和产烟特性的试验方法》。近年来,国内相关领域专家对全尺寸电缆燃烧试验研究也变多。在《FEP 通信电缆燃烧性能试验研究》一文中,利用FIPEC装置按照EN 50399标准(EN 50399成束电缆燃烧测试仪)对FEP通信电缆的燃烧特性进行了全尺寸试验研究。针对可能影响电缆燃烧特性的多种因素(电缆排布方式、不同的点火源功率和不同的边界热条件),设计了不同的火灾场景。


实验结果与讨论



研究发现电缆为接触排列方式时,电缆的各项燃烧参数均好于间隔排列。在火源30.0kW下燃烧时,接触排列的高度为0.35m, 比电缆间隔排列时的炭化高度缩短了30%(见表1)。峰值热释放速率提高了38%,热释放总量、燃烧增长速率指数、产烟速率峰值和产烟总量较间隔排列方式均降低。这是因为电缆间隔排列时,在燃烧情况下,电缆与空气接触更广,有更多的氧气供给,电缆表面得到充分燃烧,产生更多的热量和烟气,火焰蔓延距离更长。


在改变点火源功率的工况中,电缆排列方式均为间隔安装,点火源功率分别为20.5kW、30.0kW。结果显示,点火源功率越大,电缆被点燃的时间越短,30.0 kW功率下的电缆的热释放速率上升较快,燃烧增长速率指数较大。同时30.0 kW的比20.5 kW工况的峰值热释放速率、热释放总量、产烟速率峰值和产烟总量均增大。但是增长百分比较低,因此,不同点火源的功率对FEP绝缘通信电缆的火蔓延特性影响较小。

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不同条件下的热释放速率曲线

在不同热边界试验工况中,结果显示在钢梯后不增加不燃背板时的火灾测试结果较好,其中炭化高度较增加不燃背板缩短了60%,增加不燃背板后更容易提前到达峰值热释放速率,且热释放总量、燃烧增长速率指数、产烟速率峰值和产烟总量等燃烧参数均较无不燃背板测试变差。由此可见在钢梯后增加不燃背板后,电缆得到了非常充分的燃烧,FEP绝缘通信电缆火灾危险性变大。

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研究设备



在研究过程中,研究团队主要用了EN 50399成束电缆燃烧测试仪,对电缆的样品燃烧特性进行了测试。EN 50399是B1ca,B2ca,Cca, Dca分类的主要测试方案,该测试方案是由SP(瑞典)、ISSeP(比利时)、CESI(意大利)和Interscience(英国)在FTT消防科学家的帮助下,在欧盟资助的名为FIPEC(电缆防火性能)的项目中开发的。成束电缆燃烧测试仪是评估垂直安装的全尺寸成束电缆在规定条件下对火反应的特性。选择EN 50399成束电缆燃烧法是因为锥形量热仪等均是对小尺寸电缆进行研究,小尺寸电缆试验难以代表电缆火灾真实发展趋势,因此需要成束电缆燃烧测试仪等对大尺寸成品电缆进行燃烧测试,从而精确真实反应电缆在火灾中的燃烧情况。

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FTT EN 50399成束电缆燃烧测试仪