额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆固定布线用护套电缆不延燃试验检测

额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆固定布线用护套电缆不延燃试验检测技术研究

摘要： 本文系统阐述了额定电压450/750V及以下聚氯乙烯（PVC）绝缘电缆固定布线用护套电缆的不延燃性能检测技术。文章详细分析了单根电线电缆垂直燃烧试验、成束电线电缆垂直燃烧试验等核心检测项目的原理与方法，明确了不同应用场景下的检测范围与需求，引述了国内外主要标准规范，并介绍了关键检测仪器的功能与构成，为电缆产品的阻燃性能评价与质量控制提供全面的技术参考。

关键词： 聚氯乙烯绝缘电缆；不延燃；垂直燃烧试验；成束燃烧；检测标准；阻燃性能

一、 检测项目：详细方法与原理

不延燃试验，亦称阻燃试验，是评价电线电缆在移除火源后自身火焰蔓延能力的强制性安全检测项目。对于固定布线用电缆，主要涉及以下两类核心试验：

1. 单根电线电缆垂直燃烧试验（单根垂直燃烧试验）

• 试验原理： 模拟电缆在建筑物内单独敷设时，遭遇局部小型火源（如短路电火花）的燃烧行为。将规定长度的试样垂直固定于专用金属梯前，使用特定规格的喷灯火焰在其下端规定位置灼烧一定时间。撤去火源后，观察试样上的火焰是否自行熄灭，以及燃烧滴落物是否引燃下方的铺底层（医用脱脂棉）。

• 试验方法：

  • 试样制备：截取约600mm长的成品电缆。

  • 试验条件：火焰施加时间通常为60秒（具体取决于标准要求），喷灯火焰功率约为1kW（甲烷、丙烷或同类气体），火焰高度约125mm。

  • 结果评定：主要考核指标为自熄时间（火焰熄灭所需时间）和炭化高度（从火焰施加点向上测量的烧焦最大距离）。合格判定通常要求：移去火源后，试样上的火焰在限定时间（如30秒）内自行熄灭；燃烧滴落物未引燃铺底层；炭化高度不超过规定值（如不超过距上夹具下缘50mm或100mm）。

2. 成束电线电缆垂直燃烧试验（成束垂直燃烧试验）

• 试验原理： 模拟电缆在电缆托盘、梯架或竖井内密集敷设时，电缆束在强制点火源下的火焰蔓延能力。将多根电缆试样按规定排列方式（如紧密排列）成束，垂直固定于一个大型试验箱内的梯架或梯子上。使用一个功率更大的条形喷灯阵列（或梯式喷灯）从底部对试样束进行规定时间的强制燃烧。此试验更严酷，旨在评估火焰在电缆群中的纵向蔓延风险。

• 试验方法：

  • 试样制备：试样总长度通常为3.5米，成束安装长度约3.0米。试样根数根据电缆的标称外径和试验类别（A、B、C、D等阻燃等级）所需的总非金属材料体积确定。

  • 试验条件：燃烧时间分为A类40分钟、B类40分钟、C类20分钟、D类20分钟（依据IEC 60332-3系列标准）。喷灯火焰功率显著高于单根试验（例如，对A类试验，总功率可达约73kW）。

  • 结果评定：主要考核指标为火焰蔓延高度（即燃烧停止点距离喷灯底边的最大垂直距离）。合格判定要求火焰蔓延高度不超过规定限值（例如，对于A、B、C类，不超过燃烧器底边以上2.5米；对于D类，不超过燃烧器底边以上4.5米）。同时可能考核燃烧停止后的焦化破坏长度。

3. 其他相关测试

• 烟密度测试： 评估电缆燃烧时产生的烟雾浓度，是防火安全的重要附加指标。

• 酸气含量/卤酸气体释出量测试： 针对PVC等含卤材料，评估燃烧时释放腐蚀性、有毒气体的量。

二、 检测范围：不同应用领域的检测需求

不延燃性能检测的需求直接关联电缆的敷设环境与安全等级要求：

• 普通民用住宅、商业办公楼内部固定布线： 通常要求通过单根垂直燃烧试验，以防止局部火情沿单根电缆蔓延。

• 公共场所、人员密集场所（如地铁、机场、医院、大型商场）： 电缆常密集敷设于桥架、竖井内，必须要求通过相应等级的成束垂直燃烧试验（如C类或B类），以严格控制群燃风险。

• 工业设施、电站、核电站辅助设施： 根据安全分区和电缆敷设的密集程度，要求更高的阻燃等级，通常需通过A类或B类成束燃烧试验，并可能附加低烟、低卤或无卤要求。

• 高层建筑垂直主干布线、轨道交通车辆布线： 除成束燃烧要求外，对烟密度、毒性指数可能有更严格的限制。

• 特殊安全区域（如船舶、海上平台）： 需遵循更为严格的行业专用标准，阻燃、耐火、低烟、无卤要求并存。

三、 检测标准：国内外相关标准规范

国内外标准体系对此类电缆的不延燃试验有明确规定，且呈现等效或趋同趋势。

• 国际标准：

  • IEC 60332-1：《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验 第1部分：单根绝缘电线电缆垂直燃烧试验》。这是全球广泛接受的单根燃烧试验基础标准。

  • IEC 60332-3：《电缆和光缆在火焰条件下的燃烧试验 第3部分：垂直安装的成束电线电缆火焰垂直蔓延试验》。该系列标准（如IEC 60332-3-10, -21, -22, -23, -24, -25）详细规定了A、B、C、D等不同类别的成束试验方法。

• 中国国家标准（GB）及行业标准：

  • GB/T 19666：《阻燃和耐火电线电缆通则》。该标准是中国阻燃电缆的纲领性标准，规定了阻燃类别（ZA, ZB, ZC, ZD，对应IEC的A, B, C, D类）及其必须满足的试验要求（成束燃烧试验是核心），并引用具体的试验方法标准。

  • GB/T 18380系列标准：该系列标准（如GB/T 18380.11对应IEC 60332-1-1，GB/T 18380.31~36对应IEC 60332-3系列）详细规定了单根和成束垂直燃烧试验的具体步骤、装置和判定准则，是执行检测的直接依据。

  • 产品标准如GB/T 5023（额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆）中，明确规定了对固定布线用护套电缆的单根垂直燃烧试验要求。

• 其他地区标准：

  • EN 60332 系列（欧洲标准，与IEC基本一致）。

  • BS 4066 系列（英国标准，与IEC/EN等效）。

标准应用说明： 对于“额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆固定布线用护套电缆”，首先需满足产品标准（如GB/T 5023）中规定的单根垂直燃烧基本要求。若声称具备阻燃等级（如ZC、ZB等），则必须依据GB/T 19666的相应规定，通过GB/T 18380.3系列中对应类别的成束垂直燃烧试验。

四、 检测仪器：主要设备及其功能

1. 单根电线电缆垂直燃烧试验装置

• 燃烧试验箱： 由耐热、不透明材料构成，内部尺寸满足标准规定，正面有观察窗，用于排除烟气并提供受控的测试环境。

• 标准喷灯及燃气供应系统： 采用带特定孔径喷嘴的实验室喷灯（如带标定文丘里混合器的喷灯），使用纯度≥98%的甲烷或热值相当的燃气，并配备精密调压阀和流量计，以产生符合标准尺寸（如高度125mm±25mm）的蓝色火焰。

• 试样夹持装置： 包括可调节的上部固定夹具和下部可固定喷灯位置的装置，确保试样垂直，喷灯火焰与试样呈标准角度（通常20°或45°，具体视标准版本而定）。

• 计时器： 精度0.1秒，用于控制施加火焰时间和测量自熄时间。

• 铺底层及支架： 用于放置规定质量的脱脂棉，评估滴落物的引燃性。

2. 成束电线电缆垂直燃烧试验装置

• 大型燃烧试验室/箱： 钢制结构，内部容积至少为高（≥2.1m）x宽（≥1.0m）x深（≥0.3m），内衬隔热材料，设有排烟系统和观察窗。顶部有带风速计的排烟罩。

• 梯架或钢梯： 用于紧密固定电缆束的标准尺寸钢制梯子（宽500mm或800mm）。

• 大功率条形喷灯（或梯式喷灯）系统： 由一排或多排钻孔的金属管构成，总长度与梯架宽度匹配，提供强大且分布均匀的火焰。配备高精度燃气（通常为丙烷/空气混合气）供应与控制系统，确保火焰强度恒定。

• 空气供给系统： 位于试验箱底部，通过带孔挡板提供均匀的助燃空气流，风速可调。

• 测量标尺： 安装在试验箱后壁，用于准确读取和记录火焰蔓延的最大高度。

3. 辅助与校准设备

• 热值测定仪： 用于校准燃气热值。

• 烟气排放系统： 用于排出燃烧产物，保护实验室环境。

• 样品制备工具： 包括切割机、长度测量工具等。

• 环境温湿度监控仪： 确保试验在标准大气条件下进行。

结论

对额定电压450/750V及以下PVC固定布线用护套电缆进行不延燃性能检测，是评估其火灾安全性的关键技术环节。通过系统的单根与成束垂直燃烧试验，可以科学地模拟和评价电缆在不同敷设条件下的火焰蔓延特性。检测工作必须严格依据GB/T 19666、GB/T 18380及IEC 60332等现行有效的标准规范执行，并依赖高精度、标准化的检测仪器。随着建筑安全与消防要求的不断提升，电缆的不延燃（阻燃）性能，尤其是应对密集敷设场景的成束燃烧性能，已成为产品设计、生产控制和市场准入不可或缺的核心指标。持续跟进标准更新、完善检测技术，对于保障电力传输安全和人民生命财产安全具有重要意义。