參考文獻(xiàn):包光宏,胡林明. FEP通信電纜燃燒性能試驗研究[J]. 消防科學(xué)與技術(shù),2021,40(5):621-624.
研究背景
電氣火災(zāi)在發(fā)生起數(shù)和直接經(jīng)濟(jì)損失上占各類火災(zāi)首位,而電氣火災(zāi)中由電線電纜引起的火災(zāi)占50%以上。對此,研究人員在電纜燃燒性能方面開展了大量研究。然而,研究人員對小尺寸電纜研究居多,而小尺寸電纜燃燒無法評價真實火災(zāi)環(huán)境中的電纜火災(zāi)危險性,因此,對電纜進(jìn)行全尺寸燃燒研究。國際上對于全尺寸電纜燃燒性能的研究較多,比如, Mario等人發(fā)表的《Reactive Compounding of Highly Filled Flame Retardant Wire and Cable Compounds》, Breulet 等人發(fā)表的《Fire testing of cables: comparison of SBI with FIPEC/Europacable tests》等,他們在測試過程中均遵循EN 50399標(biāo)準(zhǔn)。為填補(bǔ)我國在全尺寸電纜燃燒試驗方面的空白,我國在全尺寸電纜燃燒試驗方面引入了EN 50399方法并修訂為GB/T 31248-2014《電纜或光纜在受火條件下火焰蔓延、熱釋放和產(chǎn)煙特性的試驗方法》。近年來,國內(nèi)相關(guān)領(lǐng)域?qū)<覍θ叽珉娎|燃燒試驗研究也變多。在《FEP 通信電纜燃燒性能試驗研究》一文中,利用FIPEC裝置按照EN 50399標(biāo)準(zhǔn)(EN 50399成束電纜燃燒測試儀)對FEP通信電纜的燃燒特性進(jìn)行了全尺寸試驗研究。針對可能影響電纜燃燒特性的多種因素(電纜排布方式、不同的點火源功率和不同的邊界熱條件),設(shè)計了不同的火災(zāi)場景。
實驗結(jié)果與討論
研究發(fā)現(xiàn)電纜為接觸排列方式時,電纜的各項燃燒參數(shù)均好于間隔排列。在火源30.0kW下燃燒時,接觸排列的高度為0.35m, 比電纜間隔排列時的炭化高度縮短了30%(見表1)。峰值熱釋放速率提高了38%,熱釋放總量、燃燒增長速率指數(shù)、產(chǎn)煙速率峰值和產(chǎn)煙總量較間隔排列方式均降低。這是因為電纜間隔排列時,在燃燒情況下,電纜與空氣接觸更廣,有更多的氧氣供給,電纜表面得到充分燃燒,產(chǎn)生更多的熱量和煙氣,火焰蔓延距離更長。
在改變點火源功率的工況中,電纜排列方式均為間隔安裝,點火源功率分別為20.5kW、30.0kW。結(jié)果顯示,點火源功率越大,電纜被點燃的時間越短,30.0 kW功率下的電纜的熱釋放速率上升較快,燃燒增長速率指數(shù)較大。同時30.0 kW的比20.5 kW工況的峰值熱釋放速率、熱釋放總量、產(chǎn)煙速率峰值和產(chǎn)煙總量均增大。但是增長百分比較低,因此,不同點火源的功率對FEP絕緣通信電纜的火蔓延特性影響較小。
不同條件下的熱釋放速率曲線
在不同熱邊界試驗工況中,結(jié)果顯示在鋼梯后不增加不燃背板時的火災(zāi)測試結(jié)果較好,其中炭化高度較增加不燃背板縮短了60%,增加不燃背板后更容易提前到達(dá)峰值熱釋放速率,且熱釋放總量、燃燒增長速率指數(shù)、產(chǎn)煙速率峰值和產(chǎn)煙總量等燃燒參數(shù)均較無不燃背板測試變差。由此可見在鋼梯后增加不燃背板后,電纜得到了非常充分的燃燒,F(xiàn)EP絕緣通信電纜火災(zāi)危險性變大。
研究設(shè)備
在研究過程中,研究團(tuán)隊主要用了EN 50399成束電纜燃燒測試儀,對電纜的樣品燃燒特性進(jìn)行了測試。EN 50399是B1ca,B2ca,Cca, Dca分類的主要測試方案,該測試方案是由SP(瑞典)、ISSeP(比利時)、CESI(意大利)和Interscience(英國)在FTT消防科學(xué)家的幫助下,在歐盟資助的名為FIPEC(電纜防火性能)的項目中開發(fā)的。成束電纜燃燒測試儀是評估垂直安裝的全尺寸成束電纜在規(guī)定條件下對火反應(yīng)的特性。選擇EN 50399成束電纜燃燒法是因為錐形量熱儀等均是對小尺寸電纜進(jìn)行研究,小尺寸電纜試驗難以代表電纜火災(zāi)真實發(fā)展趨勢,因此需要成束電纜燃燒測試儀等對大尺寸成品電纜進(jìn)行燃燒測試,從而精確真實反應(yīng)電纜在火災(zāi)中的燃燒情況。
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FTT EN 50399成束電纜燃燒測試儀